محققان دانشگاه آریزونا در پژوهشی که نظریه مکانیک کوانتومی و قابلیت‌های تحقیقاتی را به سختی به چالش کشیده، موفق به شناسایی روشی برای مشاهده مولکولی شده‌اند که احتمالا جهان یا حداقل بخشهای داغ و آتشین آن از این جرم ساخته شده است.

این مولکول یون هیدروژن سه اتمی یا H3+ که در فضای گسترده و سرد میان ستاره‌ای حضور داشته، ممکن است کلید اسرار شکل‌گیری اولین ستاره‌ها را پس از انفجار بزرگ در اختیار داشته باشد.

این محققان ماه‌های زیادی را برای انجام محاسباتی به منظور کشف شیوه‌ شناسایی H3+ و رونمایی از نقش اساسی آن در ستاره شناسی و طیف‌سنجی صرف کرده و نتایج خود را در مجله Physical Review Letters منتشر کرده‌اند.

به گفته محققان، بیشتر جهان از انواع مختلف هیدروژن ساخته شده که شکل H3+ در فضای میان‌ستاره‌ای بسیار شایع‌تر است که یکی از مهمترین مولکولهای موجود محسوب می‌شود.

ابن مولکول همچنین پیشرو بسیاری از انواع واکنشهای شیمیایی از جمله آنهایی است که منجر به ترکیباتی همچون آب یا کربن که برای ایجاد حیات مهم هستند، می‌شوند.

ستاره‌ها در مراحل شکل‌گیری ممکن است بقدری داغ شده که پیش از ایجاد، منفجر شوند مگر اینکه با استفاده از شیوه خاصی بتوانند انرژی مازاد را آزاد کنند. اینکار از طریق مولکولهایی صورت گرفته که به آرامی ستاره در حال شکل‌گیری را با تابش نور سرد می‌کنند و به اعتقاد ستاره‌شناسان تنها مولکولی که در آن زمان به انجام این کار می‌پرداخته، H3+ بوده است.

H3+ یک مولکول باردار الکتریکی موسوم به یون است که از سه اتم هیدروژن و تنها دو الکترون تشکیل شده است. فقدان یک الکترون منفی باعث شده این مولکول از یک بار مثبت برخوردار باشد.

محققان یک کد رایانه‌ای را در ابررایانه‌های مرکز محاسبات با کارایی بالای دانشگاه آریزونا وارد کرده و به توصیف شیوه‌هایی که H3+ طبق قوانین مکانیک کوانتومی ارتعاش پیدا کرده، پرداختند.

بر اساس سطح تقریبهای ایجاد شده در کد رایانه، محققان می‌توانند نرم‌افزاری ایجاد کنند که قادر به توصیف دقیق حرکت مولکولهای کوچک یا تقریبی مولکولهای بزرگ خواهد بود.

نتایج بدست آمده توسط این دانشمندان با کارهای محققانی از لهستان، فرانسه، لندن و روسیه و همچنین موسسه مکس‌پلانک آلمان همراه شد که مولکول H3+ را در آزمایشگاه ایجاد و تائید کردند که خطوط طیفی آن با پیش‌بینی‌ها مطابقت دارند.

این همکاری به محققان اجازه داده تا برای اولین بار به تعیین خطوط طیفی H3+ برای انواع خاص حرکات ارتعاشی در زمان آزادسازی فوتونها توسط یون با طول امواج نزدیک به مرئی بپردازند. این طول موجها به رنگ پرتوهای سبک H3+ از فضای میان ستاره‌ای به سمت زمین کمک می‌کنند.

شناخت سطوح ارتعاشی و خطوط طیفی H3+ به ستاره شناسان و اخترشیمیدانان اجازه خواهد داد تا به غربالگری سیل خطوط طیفی پرداخته و ترکیبات عنصری اجسام در فضا را شناسایی کنند.