O hidreto de hélio e a evolução do universo

Qual é o mais forte ácido possível, de modo reativo você não pode sequer medi-lo na escala de pH? Ou experimente esta: Qual é a primeira molécula que se formou no universo, antes da água, antes mesmo do hidrogênio molecular? Enquanto sua vítima está vasculhando seu cérebro, você poderia oferecer uma pista provocando: Os dois compostos são uma e a mesma coisa. A resposta inesperada é ... hidreto de hélio. Jerome Loreau, da Universidade Livre de Bruxelas chama-lhe a molécula misteriosa (ou melhor, o "íon mistérioso", uma vez que carrega uma carga elétrica), e por boas razões. Seu professor de química, provavelmente, lhe ensinou que o hélio, um gás nobre, não reage com nada, mas que acaba por ser inteiramente falsa - pelo menos, em certas condições altamente exóticas. Hidreto de hélio é tão obscuro que muitos astrônomos nunca ouviram falar dele, mesmo que ele marcou um ponto de viragem fundamental na evolução do universo. Foi o primeiro passo no nascimento da química e do surgimento de estrelas, planetas e a própria vida. O que me leva à última e mais misteriosa coisa sobre o hidreto de hélio. "Nós não podemos observá-lo", Loreau diz timidamente. "Ele apenas parece ser de algum modo invisível no espaço." Não é apenas hidreto de hélio que os pesquisadores não podem ver; as outras moléculas de primeira geração são invisíveis, também. Falta alinhar as peças da história cósmica, uma época importante conhecida, apropriadamente, como a Idade das Trevas. Caldeirão escuro - Na primeira, imediatamente após o Big Bang, o espaço era um emaranhado quente de matéria e radiação interligadas. Quando o universo se expandiu, ele constantemente se arrefeceu. Depois que ele chegou a uma temperatura de cerca de 4000 kelvins, 380 mil anos após o Big Bang, prótons poderiam se combinar com elétrons para formar átomos de hidrogênio. Ao contrário da sopa de partículas que veio antes, o hidrogênio é transparente, permitindo a passagem da radiação para iniciar a transmissão livremente pelo universo já escuro. A radiação do que o tempo ainda é facilmente detectável hoje se chama radiação cósmica de fundo.  Hidreto de hélio é tão obscuro que muitos astrônomos nunca ouviram falar dele, mesmo que ele marcou um ponto de viragem fundamental no universo. "O brilho onipresente que forneceu elementos de prova da conquista surgiu na década de 1960 para o Big Bang. A questão, por outro lado, desapareceu de vista. A próxima coisa que os astrônomos podem ver é uma população de pouco bem desenvolvidas proto-galáxias algumas centenas de milhões de anos depois. O que aconteceu durante o longo trecho entre os dois? Direita. Idade Das Trevas - Mesmo que nós não podemos ver a Idade das Trevas, temos alguma idéia do que estava acontecendo naquele instante. Modelos de o Big Bang dar um relato preciso da composição inicial do cosmos: hidrogênio, hélio, um pouco de deutério (uma forma pesada de hidrogênio) e traços de lítio. É isso aí. Como para o que eles estavam fazendo, uma vez que o universo foi se refrescando o suficiente para formar átomos de hidrogênio, foi também ficando frio o suficiente para esses elementos para começar a interagir uns com os outros e se combinando em moléculas. Em outras palavras, no dia em que o cosmos escureceu também a química no mesmo dia começou. "A química é relativamente simples. “É um laboratório químico muito limpo”, diz Phillip Stancil, da Universidade da Georgia. Como Loreau em Bruxelas, Stancil estudou hidreto de hélio, mas ele parece mais amplamente no mix da evolução de compostos no início do universo. Este trabalho é como nós sabemos que o hidreto de hélio foi o primeiro emparelhamento atômico no universo, uma atração elétrica entre um átomo de hélio e um próton, o núcleo de um átomo de hidrogênio. A presença de prótons nus é o que faz um hidreto de hélio ácido tão poderoso, pronto para combinar com qualquer coisa que cruze seu caminho. Uma vez que o hidreto de hélio apareceu, provocou a formação do primeiro hidrogênio molecular - dois átomos de hidrogênio ligados em conjunto. Outra combinação atômica rapidamente possível se seguiu, incluindo hélio-lítio e H3⁺, uma molécula de hidrogênio com três átomos, sendo que ambos são demasiados instáveis para existirem naturalmente na Terra. Vendo estrelas - A emergência da química teve um efeito transformador sobre o universo por causa de uma propriedade peculiar do hidrogênio atômico: Se você tomar uma grande nuvem de átomos de hidrogênio e deixá-lo entrar em colapso, ela fica cada vez mais quente até que toda a energia de ligação evita que elas se encolham ainda mais. Você acaba com apenas uma nuvem pequena, nada com uma estrutura definida. Um universo feito apenas de hidrogênio atômico é um universo chato. Com o hidreto de hélio, tudo começou a mudar. A partir daí surgiram as primeiras moléculas de hidrogênio, e com hidrogênio molecular, o universo moderno nasceu. "As moléculas dar um mecanismo para remover a energia durante o colapso", explica Stancil. As moléculas podem emitir radiação para fora, fazendo com que a nuvem se arrefeça e se mantenha em colapso. Moléculas de hidrogênio não são o melhor refrigerante, mas elas são boas o suficiente para permitir que nuvens de gás gigantes, milhões de vezes a massa do sol, caiam sobre si mesmas. Essas nuvens se tornaram as primeiras estrelas. Depois de centenas de milhares de anos - talvez até um milhão - a escuridão começou a se dissipar. As primeiras estrelas eram enormes, bestas instáveis ​​que rapidamente forjaram elementos mais pesados ​​em seus núcleos e, em seguida, explodiram como supernovas brilhantes. Criaram-se carbono, oxigênio e silício a partir das explosões, em seguida, se espalhou para o gás circundante, dando início à segunda fase da química cósmica. Dois novos compostos, água e monóxido de carbono, permitiram nuvens de gás para arrefecer muito mais eficientemente, formando um vasto número de estrelas menores. Partículas de poeira recém-formadas criaram superfícies sólidas que facilitaram reações químicas complexas. Um amontoado ácido de hidrogênio e hélio deu lugar a um universo de galáxias brilhantes. Algo ainda mais notável pode ter acontecido durante essa época da primeira luz. Avi Loeb na Universidade de Harvard aponta que a temperatura global do espaço era cerca de 300 graus Kelvin (cerca de 80 graus centígrados de temperatura basicamente, o que significa que todo o universo era uma zona habitável. Enquanto isso, todas essas estrelas que explodiram bombearam carbono, oxigênio, nitrogênio, fósforo ... os elementos da Biologia. Loeb imagina cada estrela que explodiu como uma incubadora, criando uma bolha de elementos vitais em torno dela, e se pergunta se o fim da Idade das Trevas foi também o momento em que o universo se tornou vivo. Os observatórios ALMA e James Webb trabalharão nessa tarefa. Editor PGAPereira.