Група дослідників під керівництвом Девіда Нойфельда з Університету Джонса Гопкінса, використовуючи можливості космічного телескопа «Джеймс Вебб», зафіксувала ледь помітне випромінювання однієї з найважливіших молекул у космосі. Йдеться про триатомний іон водню (H3+), який часто називають «молекулою, що створила Всесвіт», оскільки він є фундаментом для більшості хімічних процесів у міжзоряному середовищі, зокрема для формування складних органічних сполук, що є «інгредієнтами» життя.
Ця молекула вже була відома вченим: її знаходили у міжзоряних хмарах, вона також бере участь у створенні полярних сяйв на Юпітері. Проте особливий тип випромінювання, який, згідно з теоретичними розрахунками 1986 року, мав би виникати під час обертання H3+, залишався невловимим попри численні спроби його зареєструвати, зокрема в лабораторних умовах. Тепер же астрономи змогли зафіксувати це випромінювання від газових хмар, що знаходяться на відстані тисяч світлових років від Землі.
Складність спостереження полягає в унікальній структурі молекули: три ядра водню утворюють рівносторонній трикутник, що спільно використовують два електрони. Через таку симетрію молекула не має постійного дипольного моменту, а отже, не повинна генерувати електромагнітне випромінювання під час обертання. Однак у 1986 році астрофізики Фу-Ші Пан і Такесі Ока з Чиказького університету теоретично обґрунтували, що відцентрові сили під час обертання дещо спотворюють ідеальну форму молекули. Це створює крихітний електричний дипольний момент, що дозволяє молекулі випромінювати енергію. Такі переходи називають «забороненими», оскільки вони не відповідають стандартним правилам молекулярного випромінювання, хоча й не порушують законів фізики.
Дослідники виявили цей сигнал під час вивчення об’єкта Гербіга — Аро 168 (HH 168), який утворюється внаслідок потужних викидів речовини на етапі формування молодих зірок. У спектрі інфрачервоного випромінювання гарячого газу, стиснутого ударними хвилями, вчені помітили низку слабких ліній. Довжини цих хвиль повністю збіглися з розрахунками Пана і Оки. Загалом було зафіксовано 26 окремих ліній з високою статистичною достовірністю: найінтенсивніша з них відповідала рівню 72 сигм, що практично виключає можливість помилки.
Це відкриття має важливе значення для науки, оскільки воно допоможе краще зрозуміти фізику потужних ударних хвиль, які породжують молоді зірки, а також прояснити поведінку цієї ключової молекули в епіцентрі космічних катаклізмів.