Desde hace años, los astrofísicos intentan entender cómo surgieron las primeras estrellas tras el Big Bang. Para ello, una molécula simple (el hidruro de helio) ocupa un lugar especial: se la considera el primer enlace molecular del universo y una de las piezas que permitió que la química cósmica empezara a ponerse en marcha.
Pero un experimento reciente acaba de complicar esa historia. No porque haya que tirar por la borda todo lo que sabemos del universo temprano, sino porque una de sus reacciones clave no se comportó como esperaban los modelos. En frío extremo, el hidruro de helio no redujo su actividad como se había predicho. Y eso cambia la forma en que los científicos reconstruyen el camino hacia las primeras estrellas.
La primera molécula del universo vuelve a incomodar a los modelos
Durante el llamado “universo infantil”, cuando las temperaturas por fin permitieron que electrones y núcleos se combinaran, nació una molécula especialmente simple: el ion de hidruro de helio, o HeH⁺. Este enlace entre un átomo de helio y un protón de hidrógeno suele describirse como el inicio de la química tal como la conocemos.
Según explica el Max-Planck-Institut für Kernphysik, después del Big Bang el universo tardó unos 380.000 años en enfriarse lo suficiente como para que se formaran átomos neutros. A partir de ahí se abrieron las primeras rutas químicas, entre ellas la formación del HeH⁺ y, más tarde, del hidrógeno molecular, una molécula esencial para la aparición de las primeras estrellas.
Ese punto es importante porque, antes de que existieran estrellas, galaxias o elementos pesados, las nubes de gas necesitaban perder calor para colapsar bajo su propia gravedad. El hidrógeno dominante no era muy eficaz para enfriar el gas por debajo de unos 10.000 ºC, así que entraban en juego moléculas capaces de liberar energía mediante rotación y vibración. El HeH⁺, por su marcado momento dipolar, era uno de los candidatos más interesantes para ese proceso.
La molécula ya tenía una historia curiosa. Tal como recuerda la NASA, el hidruro de helio fue detectado por primera vez en el universo moderno gracias al observatorio SOFIA, en la nebulosa planetaria NGC 7027, una región situada a unos 3.000 años luz donde las condiciones permiten encontrar esa firma química tan esquiva.
Una reacción inesperada en un anillo criogénico
Utilizando condiciones extremadamente controladas, los investigadores del Instituto Max Planck recrearon una de las reacciones fundamentales del HeH⁺. Para ello estudiaron cómo interactuaba con deuterio, un isótopo del hidrógeno, dentro del Cryogenic Storage Ring, un anillo de almacenamiento de 35 metros diseñado para investigar reacciones atómicas y moleculares en condiciones parecidas a las del espacio.
La sorpresa llegó al medir la velocidad de la reacción. Las teorías anteriores predecían que, al bajar la temperatura, la probabilidad de reacción debía caer de forma notable. Pero no fue lo que ocurrió. Según el trabajo publicado en Astronomy & Astrophysics, la reacción se mantuvo prácticamente constante incluso en condiciones de frío extremo.
En otras palabras: el hidruro de helio era químicamente más activo de lo que se pensaba. Y eso no es un matiz menor. Si el HeH⁺ reaccionaba con más facilidad en el universo temprano, entonces su abundancia, su duración y su papel dentro de las primeras rutas químicas deben revisarse.
El hallazgo no significa que la molécula desaparezca de la historia ni que todo lo anterior estuviera equivocado. La corrección es más fina, pero también más interesante: la primera química del cosmos pudo haber avanzado de una forma distinta a la que describían los modelos. Y si cambia esa pieza, también cambia parte del relato sobre cómo el gas primordial empezó a enfriarse y preparar el escenario para las primeras estrellas.
A simple vista, parece un detalle técnico: una molécula, una reacción, una diferencia de velocidad a temperaturas imposibles. Pero en cosmología esos detalles importan. El universo temprano se construyó con muy pocos ingredientes, y este experimento demuestra que incluso el más simple de ellos todavía puede guardar sorpresas.
