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Das älteste Molekül des Universums entdeckt

17.04.2019

Das einzigartige fliegende Observatorium SOFIA hat Wissenschaftlern dabei geholfen, erstmals im Inneren eines planetarischen Nebels im Sternbild Cygnus Spuren einer Kombination aus Helium und Wasserstoff zu entdecken – zwei Elemente, die bereits vor dem Erscheinen von Sternen im Universum existierten. Die Ergebnisse der Beobachtungen werden in der Zeitschrift veröffentlicht.

„Das Fehlen von Spuren dieses Moleküls im Weltraum war eines der größten Mysterien der Astronomie. Ich war unglaublich aufgeregt, als wir es zum ersten Mal in unserem Datensatz sahen. Dieses Happy End zerstreute unsere Zweifel, dass wir verstehen, wie die Chemie im frühen Universum funktioniert.“ “, sagte Rolf Guesten vom Institut für Radioastronomie in Bonn.

Nach dem Urknall existierten im Universum nur drei Elemente: Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium. Als jedoch nach 300 Millionen Jahren die ersten Sterne auftauchten, begannen schwerere Elemente zu erscheinen, die während thermonuklearer Reaktionen in den Eingeweiden der Sterne entstanden.

Laut Wissenschaftlern begannen komplexe Moleküle lange vor dem Erscheinen dieser Koryphäen zu erscheinen, zu einer Zeit, als sich das Universum gleichzeitig schnell ausdehnte und kälter wurde. Das erste davon war Heliumhydrid, eine Verbindung aus neutralem Helium und einem positiv geladenen Proton.

Wie Gesten feststellt, versuchen Wissenschaftler seit fast einem Jahrhundert, Spuren von HeH+ im Weltraum zu finden, aber bisher ist ihnen dies nicht gelungen. Astrophysiker führen zahlreiche Misserfolge darauf zurück, dass die ältesten Moleküle des Universums nur in dem Teil des Spektrums zu sehen sind, der besonders gut von Wasserdampf und anderen Molekülen in der Atmosphäre absorbiert wird.
Solche Probleme stören die Arbeit der weltweit einzigen fliegenden Sternwarte SOFIA, einem einzigartigen Gemeinschaftsprojekt der NASA und der deutschen Raumfahrtagentur DLR. Es ist eine Boeing 747, auf der ein optisches und infrarotes 2,5-Meter-Teleskop installiert ist. Wenn Sie auf eine Höhe von 13 Kilometern klettern, können Sie die Qualität des resultierenden Bildes nahe an das Niveau von Weltraumobservatorien heranbringen.

Mit diesem Teleskop beobachteten Gesten und seine Kollegen den planetarischen Nebel NGC 7027, der sich im Sternbild Cygnus in einer Entfernung von 600 Lichtjahren von der Erde befindet. Es ist eine Art "Leichentuch" eines Weißen Zwergs, dessen Vorfahren vor etwa XNUMX Jahren seine Wasserstoffreserven erschöpft und seine äußeren Hüllen abgeworfen haben, Augenblicke nach kosmischen Maßstäben.

Dieser Nebel hat aus einem einfachen Grund seit langem die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf sich gezogen: In ihm herrschen ungefähr die gleichen Temperaturen - etwa viertausend Grad Kelvin -, die im frühen Universum zur Zeit der Geburt der ersten Heliumhydridmoleküle herrschten. Außerdem produziert der neugeborene Weiße Zwerg riesige Mengen an Energie und Licht, die den ihn umgebenden Wasserstoff ionisieren und die Geburt von HeH+ beschleunigen.

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