Хімія, що охолоджує хмари
Перші газові хмари, що формують зірки, відомі як протозоряні хмари, мали теплу температуру — приблизно таку ж, як в кімнаті. Теплий газ має внутрішній тиск, який тисне назовні, протистоячи гравітаційній силі, яка намагається зруйнувати хмару. Це схоже на принцип, за яким працює повітряна куля: якщо вогонь, що нагріває повітря в основі кулі, зупиняється, повітря всередині охолоджується, і куля починає зменшуватися у розмірах.
Тільки наймасовіші протозоряні хмари з найбільшою гравітацією могли подолати термічний тиск і в підсумку зруйнуватися. В такому сценарії всі перші зірки були великими.
Єдиний спосіб формувати зірки менших мас, які ми спостерігаємо сьогодні, — це охолодження протозоряних хмар. Газ у космосі охолоджується шляхом випромінювання, яке перетворює теплову енергію на світло, що виводить енергію з хмари. Атоми водню та гелію не є ефективними радіаторами при температурах нижче кількох тисяч градусів, але молекулярний водень, H₂, чудово охолоджує газ при низьких температурах.
Коли H₂ збуджується, він випромінює інфрачервоне світло, що охолоджує газ і знижує внутрішній тиск. Цей процес робить гравітаційний колапс більш ймовірним у хмарах меншої маси.
Протягом кількох десятиліть астрономи стверджували, що низька кількість H₂ на ранніх етапах призвела до більш гарячих хмар, внутрішній тиск яких був занадто високим для легкого колапсу у зірки. Вони дійшли висновку, що лише хмари з величезними масами, а отже, з більш високою гравітацією, могли б колапсувати, створюючи більш масивні зірки.
Геліум гідрид
У статті, опублікованій у липні 2025 року, фізик Флориан Груссі з колегами з Інституту фізики імені Макса Планка довели, що перша молекула, яка утворилася у всесвіті, геліум гідрид, HeH⁺, могла бути більш поширеною в ранньому всесвіті, ніж вважалося раніше. Вони використали комп’ютерну модель та провели лабораторний експеримент для підтвердження цього результату.