Wissenschaftler haben die erste Art von Molekül entdeckt, die sich jemals im Universum gebildet hat - eine Kombination aus Helium und Wasserstoff, genannt Heliumhydrid - in einem planetarischen Nebel in der Nähe des Sternbilds Cygnus.
Wissenschaftler haben angekündigt, dass die erste Art von Molekül, die sich jemals im Universum gebildet hat, nach jahrzehntelanger Suche zum ersten Mal im Weltraum entdeckt wurde. Ein Artikel über die Entdeckung wurde am 17. April 2019 im Fachjournal veröffentlicht Natur.
Das nach dem Urknall vor fast 14 Milliarden Jahren gebildete Molekül Heliumhydrid oder HeH +, berichteten Wissenschaftler des deutschen Max-Planck-Instituts für Radioastronomie. Die Forscher entdeckten die Signatur des Moleküls in unserer eigenen Milchstraßengalaxie mithilfe des in der Luft befindlichen SOFIA-Observatoriums der NASA, als das Flugzeug hoch über der Erdoberfläche flog und seine Instrumente in den Weltraum richtete.
SOFIA (Stratosphärisches Observatorium für Infrarotastronomie) schwebt mit geöffneter Teleskoptür während eines Testfluges über den schneebedeckten Bergen der Sierra Nevada. SOFIA ist ein modifiziertes Boeing 747SP-Flugzeug. Bild über die NASA / Jim Ross.
Als das Universum noch sehr jung war, existierten nur wenige Arten von Atomen, hauptsächlich Helium und Wasserstoff. Wissenschaftler glauben, dass Helium und Wasserstoff rund 100.000 Jahre nach dem Urknall zum ersten Mal ein Molekül bildeten. Wissenschaftler haben gefolgert, dass Heliumhydrid dieses erste, ursprüngliche Molekül war. Das Problem ist jedoch, dass Wissenschaftler kein Heliumhydrid im Weltraum finden konnten. Rolf Guesten vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn ist Hauptautor der Arbeit. Guesten sagte in einer Erklärung:
Der Mangel an Beweisen für die Existenz von Heliumhydrid im interstellaren Raum war jahrzehntelang ein Dilemma für die Astronomie.
SOFIA fand modernes Heliumhydrid in einem Planetennebel, einem Überrest eines einst sonnenähnlichen Sterns. Der 3.000 Lichtjahre entfernte Nebel, NGC 7027 genannt, befindet sich in der Nähe des Sternbildes Cygnus und hat Bedingungen, unter denen sich dieses mysteriöse Molekül bilden kann. Harold Yorke ist Direktor des SOFIA Science Center im kalifornischen Silicon Valley. Yorke sagte in einer Erklärung:
Dieses Molekül lauerte dort draußen, aber wir brauchten die richtigen Instrumente, um an der richtigen Position zu beobachten - und SOFIA war in der Lage, das perfekt zu machen.
Bild des planetarischen Nebels NGC 7027 mit Darstellung von Heliumhydridmolekülen. In diesem planetarischen Nebel entdeckte SOFIA Heliumhydrid, eine Kombination aus Helium (rot) und Wasserstoff (blau), die erste Art von Molekül, die sich jemals im frühen Universum gebildet hat. Dies ist das erste Mal, dass Heliumhydrid im modernen Universum gefunden wurde. Bild über NASA / ESA / Hubble Processing: Judy Schmidt.
Heliumhydrid ist ein heikles Molekül, sagen die Forscher. Das liegt daran, dass Helium selbst ein Edelgas ist und sich kaum mit anderen Atomen verbinden lässt. 1925 gelang es den Wissenschaftlern jedoch, das Molekül in einem Labor herzustellen, indem sie das Helium dazu überredeten, eines seiner Elektronen mit einem Wasserstoffion zu teilen.
Dann, in den späten 1970er Jahren, dachten Wissenschaftler, die den Planetennebel NGC 7027 studierten, dass diese Umgebung genau richtig wäre, um Heliumhydrid zu bilden. Ihre Beobachtungen waren jedoch nicht schlüssig. Und obwohl spätere Untersuchungen darauf hindeuteten, dass dies der Fall sein könnte, verfügten die verwendeten Weltraumteleskope nicht über die Technologie, um das Signal von Heliumhydrid von allen anderen Molekülen im Nebel auszulesen.
2016 wandten sich Wissenschaftler an SOFIA. Das Flugzeug, das bis zu 13.700 Meter weit fliegt, um Beobachtungen über der Erdatmosphäre zu machen, hat einen Vorteil, dass Weltraumteleskope dies nicht tun - es kehrt nach jedem Flug zurück. Das heißt, Wissenschaftler können Instrumente wechseln und die neueste Technologie installieren. Bei einem kürzlich durchgeführten Upgrade eines SOFIA-Instruments wurde der spezifische Kanal für Heliumhydrid hinzugefügt, über den frühere Teleskope nicht verfügten. Das Instrument funktioniert wie ein Funkempfänger. Wissenschaftler stellen die Frequenz des gesuchten Moleküls ein, ähnlich wie Sie ein FM-Radio auf den richtigen Sender einstellen.
Guesten war an Bord der SOFIA, als das Signal von Heliumhydrid endlich klar und deutlich zu hören war. Er sagte:
Es war so aufregend, dort zu sein und Heliumhydrid zum ersten Mal in den Daten zu sehen. Dies führt zu einer langen Suche nach einem guten Ende und beseitigt Zweifel an unserem Verständnis der zugrunde liegenden Chemie des frühen Universums.
Fazit: Zum ersten Mal haben Wissenschaftler das Signal des ersten im Universum gebildeten Molekültyps - Heliumhydrid - im Weltraum entdeckt.