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Erste Moleküle nach dem Urknall: Forscher finden Vorkommen von HeH+

Erste Moleküle nach dem Urknall: Forscher finden Vorkommen von HeH+

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

Mit dem Heliumhydrid-Ion HeH+ hat alle Chemie im Universum angefangen. Nun haben Forscher erstmals natürliche Vorkommen nachgewiesen.

Fast 100 Jahre nach seinem Nachweis im Labor ist es Astronomen nun gelungen, natürliche Vorkommen jenes Moleküls nachzuweisen, das als erstes nach dem Urknall entstanden ist. Zuvor hatten Forscher Jahrzehnte nach diesem Heliumhydrid-Ion HeH+ gesucht. Der nun dank der fliegenden Sternwarte SOFIA (Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie) von DLR und NASA gelungene Nachweis könnte helfen, die frühe Entwicklung des Universums besser zu verstehen. Das berichtet ein Team um Rolf Güsten vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie im Fachmagazin Nature [1].

Mit dem Molekül HeH+ hatte in einer sehr frühen Phase nach dem Urknall alle Chemie begonnen, erklären die Forscher [2]. Als die Temperatur vor 13,8 Milliarden Jahren unter 4000 Kelvin gefallen war, bildeten Helium-Ionen mit freien Elektronen die ersten neutralen Atome. Die wiederum verbanden sich mit ionisiertem Wasserstoff zur der ersten molekularen Verbindung im Universum – HeH+. Das sei der "Beginn des heutigen Universums in all seiner chemischen Komplexität" gewesen. Doch trotz dieser großen Bedeutung, war der Nachweis dieses Moleküls bislang nicht außerhalb des Labors gelungen.

Die Suche war deshalb so problematisch, weil das Molekül am stärksten in einer Spektrallinie bei einer charakteristischen Wellenlänge von 0,149 Millimetern strahlt (entsprechend einer Frequenz von 2,01 Terahertz). Die Erdatmosphäre ist dafür komplett undurchlässig, bodengebundene Teleskope können den Nachweis also gar nicht liefern. Der gelang nun stattdessen mit dem hochfliegenden Observatorium SOFIA [3] an Bord einer umgebauten Boeing 747. Das arbeitet in einer Flughöhe von 13 bis 14 Kilometern und damit oberhalb der absorbierenden Schichten der unteren Atmosphäre, erklären die Forscher.

Das fliegende Teleskop SOFIA

(Bild: NASA/C. Thomas)

Mehr als zehn Jahre haben die Astrophysiker unter der Leitung von Rolf Güsten vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie geforscht, um die individuelle Infrarot-Strahlung des Moleküls im All aufzuspüren. "Wir hatten die Suche nach den Heliumhydrid-Ionen lange auf der Agenda. So etwas Bedeutendes wie das erste Molekül des Universums weckt natürlich den wissenschaftlichen Ehrgeiz", sagte Güsten. Gefunden haben sie die Vorkommen in Richtung der Hülle des rund 3000 Lichtjahre entfernten Planetarischen Nebels NGC 7027. (mho [4])


URL dieses Artikels:
http://www.heise.de/-4401831

Links in diesem Artikel:
[1] https://www.nature.com/articles/s41586-019-1090-x
[2] https://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2019/5
[3] https://www.heise.de/tp/features/Fliegende-Sternwarte-SOFIA-befluegelt-Infrarot-Astronomie-3388574.html
[4] mailto:mho@heise.de