Capturada por primera vez la molécula del Big Bang

Así empezó todo. Un equipo de científicos ha encontrado hidruro de helio a 3.000 años luz de distancia de la Tierra. Es la huella de la partícula que inauguró la evolución química del Universo.

Todo comenzó hace 13.000 millones de años. En el principio del espacio y el tiempo, el Universo no era más que una sopa indiferenciada con tres ingredientes sencillos, tres átomos únicos calientes, dispersos, aislados. Aún faltaban más de 100 millones de años para que los primeros embriones de estrellas empezaran a aflorar en el cosmos vacío. Durante los primeros 100.000 años aproximadamente, esos átomos sueltos y esquivos camparon a sus anchas en soledad. Pero de repente algunos de ellos comenzaron a establecer alianzas, a unirse formando moléculas algo más complejas. La primera molécula de la historia del Universo, la madre de todas las moléculas, debió de ser una combinación azarosa de hidrógeno y helio que hoy los científicos llaman hidruro de helio (HeH+). Sin embargo, nunca se había podido detectar la existencia de esa molécula. El siglo pasado pudo ser sintetizada en laboratorio, pero jamás se había hallado en la naturaleza.

Ahora, un equipo de científicos que escudriñaba el cielo a bordo del Observatorio Estratosférico para Astronomía Infrarroja (SOFIA) ha anunciado al mundo una de las noticias más largamente esperadas: se han encontrado grandes cantidades de hidruro de helio en los restos de una estrella que algún día fue parecida al Sol, y que se encuentra a unos 3.000 años luz de distancia de la Tierra. Se trata de la muestra real de la primera molécula del Universo, una huella de la partícula que inauguró la química del todo, de la que surgieron todos los demás compuestos: las primeras cadenas complejas, los aminoácidos, las proteínas, los genes, usted y yo... procedemos del instante primitivo en el que el HeH+ apareció espontáneamente por primera vez poco después (100.000 años después) del Big Bang.

El logro no ha sido sencillo. Durante décadas, los astrónomos han tenido que luchar contra una pertinaz ausencia de evidencias sobre cómo fueron los primeros pasos de la química. En los años 70 del siglo pasado, algunos modelos teóricos propusieron que el hidruro de helio debía existir en cantidades significativas en los gases circundantes a lejanas estrellas del tamaño de nuestro Sol. Allí, en teoría, se daban condiciones físico-químicas similares a las que tuvieron lugar en el origen del cosmos. Pero la detección de esas moléculas se hacía prácticamente imposible desde la Tierra. Compuestos sencillos como el HeH+ emiten radiación en una frecuencia conocida como infrarrojo lejano. Las emisiones de este tipo son tan débiles que quedan bloqueadas en la atmósfera. Ningún telescopio desde el suelo puede capturarlas.

Ésa es la razón por la que la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán decidieron embarcarse en la misión SOFIA. Nunca mejor dicho lo de «embarcarse», porque se trata de un avión Boeing 747 con un espectrómetro de infrarrojos a bordo capaz de volar a 14.000 metros de altura en los predios de la estratosfera. De ese modo, se evita el 80 por ciento del ruido generado por la atmósfera. Durante años, los científicos han analizado las imágenes tomadas por el espectrómetro SOFIA a través de los grandes ventanales habilitados en el fuselaje de la aeronave. Hasta que en 2016 apareció algo que podría ser relevante en la nebulosa NGC 7027, a 3.000 años luz de distancia.

Al analizar el registro espectral de la zona estudiada apareció, por primer vez en la historia, la huella del HeH+, la deseada molécula, la madre primitiva de la química cósmica. Desde 2016 hasta ahora los expertos han analizado la imagen para demostrar, de manera inequívoca, que se trata de una «fotografía» robada a la esquiva molécula. Se demuestra así que los modelos teóricos estaban en lo cierto.

En el Universo primitivo, se produjeron cambios de condiciones físicas radicales. En muy poco tiempo, las temperaturas cayeron de manera espectacular pero no bajaron de los 4.000 grados Celsius, en condiciones aún muy inhóspitas para la formación de cualquier molécula. Incluso así, el milagro surgió. Es cierto que como cualquier otro gas noble, el helio tiene muchas dificultades para establecer uniones con otros elementos, pero lo hizo, se unió con el hidrógeno y dio «permiso» para que comenzara la orgía de agrupaciones causante de lo que devino después. La unión de helio e hidrógeno era frágil e inestable pero dio paso a otros matrimonios más robustos y duraderos que mantuvieron la materia prima necesaria para que la sopa informe del origen del cosmos fuera cobrando estructura.

Millones de años después, gracias a esas formaciones empezaron a aparecer los primeros astros y la historia del cosmos cambió para siempre. En el interior de aquellas primeras estrellas, potentes hornos dieron lugar a reacciones nucleares de las que surgieron los primeros elementos pesados: carbono, oxígeno, nitrógeno... las bases de todo lo que nos rodea: del hierro de nuestra sangre, del carbono de la tinta de este periódico, del oro de su anillo de boda, del oxígeno que da vida a su nieta mientras usted lee estas líneas... Todo surgió gracias a que, en el principio, existió HeH+, la esquiva molécula de la que acabamos de tomar la primera fotografía.