Der Urknall bezeichnet in der Kosmologie den Beginn des Universums, also den Anfangspunkt der Entstehung von Materie, Raum und Zeit. Doch es dauerte noch etwas, bis es nach dem Urknall wirklich losging: Etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall bildeten sich mit Wasserstoff, Helium und Lithium die ersten neutralen Atome. Und aus zwei dieser Atome bildete sich dann die erste Molekülbindung: Aus einer Reaktion neutraler Heliumatome mit den Protonen des Wasserstoffs entstanden Heliumhydrid-Ionen (HeH+). Forschern des Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn gelang es nun erstmals, dieses Molekül auch nachzuweisen.


Komposition: NIESYTO design; Bild NGC 7027: William B. Latter (SIRTF Science Center/Caltech) und NASA/ESA; Spektrum: Rolf Güsten/MPIfR, Nature, 18. April 2019

Molekül konnte bisher nicht nachgewiesen werden

Die Bedeutung dieses Moleküls für die Kosmologie kann kaum überschätzt werden: „ Die gesamte Chemie des Universums begann mit diesem Ion„, so Rolf Güsten vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie. Doch bislang gelang es nicht, dieses Ion im interstellaren Raum eindeutig nachzuweisen. Zwar gelang es Chemikern bereits 1925, das instabile Molekül im Labor zu erzeugen, aber ob es auch unter natürlichen Bedingungen im Kosmos entstehen kann, war bisher unklar.

Dieser fehlende Nachweis war ein echtes Dilemma für die Astronomie. Das hat unser ganzes Verständnis der Vorgänge im frühen Universum in Frage gestellt„, erklären die Forscher. Es existierten zwar Hinweise auf die Existenz des Moleküls, die aber nicht bestätigt werden konnten.


Auf der Jagd nach dem Anfang von allem

Nun aber gelang es den Astronomen, das Ur-Molekül endlich aufzuspüren. Mit Hilfe des Flugzeug-Teleskops SOFIA gelang es Güsten, Heliumhydrid-Ionen nachzuweisen. An Bord des Flugzeugs befindet sich ein Spektrometer, mit dem die charakteristische Spektrallinie des Heliumhydrids bei 2,01 Terahertz gemessen werden kann. Zm Interferenzen und Störungen durch die untere Erdatmosphäre zu vermeiden, nimmt das Flugzeug seine Messungen in einer Höhe von 13 bis 14 Kilometern vor.

Fündig wurden die Forscher in dem etwa 3.000 Lichtjahre entfernten Nebel NGC 7027, der ein Überrest eines sterbenden Sterns ist und aus einem extrem heißen Weißen Zwerg sowie einer Hülle aus ausgestoßenen Gasen. Und in dieser Gashülle herrschen Bedingungen, bei denen sich nach diversen Modellen das gesuchte Molekül bilden soll.

Erster Nachweis gelungen

Und die Forscher wurden fündig: Sie detektierten das Signal des Heliumhydrids in den Gasen des Nebels. Das Molekül war am Innenrand der heißen Gaswolke von NGC 7027 gebildet worden. „ Der eindeutige Nachweis dieses Moleküls bringt eine jahrzehntelange Suche zu einem glücklichen Ende„, begeistert sich das Team. Der Fund bestätigt auch, dass die Vorstellungen, die Kosmologen von den Mechanismen der Entstehung und Zerstörung von Molekülen im Universum haben, soweit korrekt sind.

via Max-Planck-Gesellschaft

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