ในที่สุดหอสังเกตการณ์โซเฟีย ก็สามารถตรวจพบ “โมเลกุลแรก” ในจักรวาล ได้สำเร็จ !

เส้นทางแห่งการค้นหาหน่วยโมเลกุลแรกในจักรวาลอันกว้างใหญ่ ในที่สุดก็ได้มาถึงฝั่งฝัน เมื่อดร. รอล์ฟ กุสเตน (Dr. Rolf Guesten) และทีมงานดาราศาสตร์แห่งสถาบันดาราศาสตร์วิทยุมักซ์พลังค์ ได้ค้นพบหน่วยโมเลกุลที่มีชื่อว่า “ไอออนฮีเลียมไฮไดรด์ (Helium hydride ion, HeH+)” ได้สำเร็จเป็นครั้งแรก

ตามหลักทฤษฎีแล้ว หลังเกิดปรากฏการณ์บิ๊กแบง (Big Bang) ได้ประมาณ 100,000 ปีที่แล้ว จักรวาลของเราก็ได้เย็นตัวลงจนมีอุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ 4,000 เคลวิน ด้วยเหตุนี้อะตอมที่ล่องลอยอยู่ทั่วอวกาศ อาทิเช่น ไฮโดรเจน และฮีเลียม จึงเริ่มมีการรวมตัวกันจนเกิดเป็นโมเลกุลขึ้นในที่สุด

เมื่อวันที่ 17 เมษายน พ.ศ. 2562 หอสังเกตการณ์โซเฟีย (SOFIA) ได้ตรวจพบไอออนฮีเลียมไฮไดรด์ในเนบิวลาดาวเคราะห์ NGC7027 ซึ่งเป็นโมเลกุลแรกในจักรวาลที่เกิดขึ้นจากการเย็นตัวลงของจักรวาลหลังปรากฏการณ์บิ๊กแบง และเมื่อจักรวาลได้เริ่มเย็นตัวลง โมเลกุลดังกล่าวจึงได้ทำปฏิกิริยากับอะตอมไฮโดรเจนและเกิดโมเลกุลไฮโดรเจนขึ้นมา ซึ่งโมเลกุลไฮโดรเจนที่ว่านี้ จัดเป็นพื้นฐานในการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ดวงแรกของจักรวาล การค้นพบโมเลกุลดังกล่าวจึงนับเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่สำหรับการศึกษากระบวนการทางเคมีของจักรวาลในยุคเริ่มต้น

ไอออนฮีเลียมไฮไดรด์เคยถูกสร้างขึ้นในห้องทดลองเป็นครั้งแรกตั้งแต่ปี พ.ศ. 2468 แต่ไม่เคยมีนักวิทยาศาสตร์คนใดสามารถพิสูจน์ได้ว่าโมเลกุลดังกล่าวมีตัวตนอยู่จริงในจักรวาลของเรา นักดาราศาสตร์เคยสันนิษฐานว่าอะตอมในบริเวณชั้นแก๊สที่อยู่รอบเนบิวลาดาวเคราะห์อาจเกิดการรวมตัวกันจนกลายเป็นโมเลกุลไอออนฮีเลียมไฮไดรด์ ตัวแปรสำคัญสำหรับข้อสันนิษฐานในครั้งนี้คือพื้นที่บริเวณใจกลางเนบิวลาดาวเคราะห์นั่นเอง เนื่องจากบริเวณดังกล่าวมีดาวแคระขาวที่มีอุณหภูมิสูงถึง 100,000 เคลวินอยู่ด้วย

ทว่าไอออนฮีเลียมไฮไดรด์นั้นเป็นโมเลกุลที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวในการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยมันสามารถแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ในชั้นพลังงานต่ำสุด ซึ่งมีความถี่ 2.010 เทราเฮิรตซ์ (เทียบเท่าความยาวคลื่น 0.149 มม.) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวจัดอยู่ในช่วงคลื่นอินฟราเรดไกล ซึ่งไม่สามารถทะลุผ่านชั้นบรรยากาศชั้นต่ำสุดของโลก (ชั้นโทรโปสเฟียร์) ได้ จึงไม่น่าแปลกใจหากหอดูดาวลอยฟ้าที่ลอยอยู่เหนือชั้นโทรโปสเฟียร์ จะสามารถตรวจพบโมเลกุลดังกล่าวได้ พื้นที่เนบิวลาดาวเคราะห์ดังกล่าวมีระยะห่างจากดาวโลกประมาณ 3,000 ปีแสง ซึ่งเป็นพื้นที่ใกล้กับกลุ่มดาว Cygnus

ด้วยเหตุนี้ ข้อสันนิษฐานที่นักดาราศาสตร์เคยตั้งไว้เกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีพื้นฐานของจักรวาลในยุคเริ่มต้น จึงได้ถูกพิสูจน์เป็นที่เรียบร้อย เรื่องนี้นับเป็นอีกหนึ่งความสำเร็จด้านเทคโนโลยีวิศวกรรมขั้นสูง และยังนับเป็นการค้นพบอันยิ่งใหญ่ของมวลมนุษยชาติอีกด้วย

Fact – หอสังเกตการณ์ ‘โซเฟีย ()’ มีชื่อเต็มว่า “Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy” ซึ่งเป็นหอสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่ลอยอยู่บนชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ และเป็นหอดูดาวในช่วงคลื่นอินฟราเรดที่ใหญ่ที่สุดในโลก

หอสังเกตการณ์นี้ได้เกิดขึ้นด้วยความร่วมมือระหว่างองค์การนาซ่า (NASA) และศูนย์วิจัยด้านการบินและอวกาศเยอรมัน (DLR) โดยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2.7 เมตรที่ถูกติดตั้งบนเครื่องบินโบอิ้งรุ่น 747SP ได้ล่องลอยขึ้นสู่ท้องฟ้าเป็นครั้งแรก พ.ศ. 2553 และได้รับการพัฒนาต่อมาเรื่อย ๆ จนกลายเป็นหอสังเกตการณ์โซเฟียที่มีประสิทธิภาพสูงจนสามารถตรวจจับโมเลกุลที่ชื่อ “ไอออนฮีเลียมไฮไดรด์” ได้อย่างทุกวันนี้

อ่านต่อ – นักดาราศาสตร์ พบหลักฐานว่ามีดาวเคราะห์ใหม่ ที่ใหญ่กว่าดาวพฤหัส 13 เท่า