Mit einem alten Radioteleskop im US-Bundesstaat West Virginia gelang
es amerikanischen Astronomen die Häufigkeit von Elementen kurz nach dem
Urknall zu vermessen. Eine Schlüsselrolle dabei spielte das seltene
Element Helium-3, dessen Auftreten sie in unserer Milchstraße
untersuchten.
Das alte 140-Fuss Radioteleskop in West
Virginia.
Foto: NRAO |
"Kurze Zeit nach dem Urknall taten sich Protonen und Neutronen zusammen
und bildeten Helium-3 und andere einfache Elemente", erläutert Robert Rood
von der Universität von Virginia. "Wenn man die Häufigkeit dieses
primordialen Elementes in unser heutigen Milchstraße sehr genau vermisst,
kann man berechnen, wie viel Materie in den ersten Minuten nach dem
Urknall entstanden ist." Rood und seine Kollegen haben ihre Ergebnisse in
der heutigen Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Die Suche nach Helium-3 beschäftigt Rood schon seit Jahrzehnten. Zum
ersten Mal suchte er 1978 nach diesem Element, dessen Kern aus einem
Neutron und zwei Protonen besteht. Damals ging man noch davon aus, dass
Helium-3 während der Fusionsprozesse in der Sonne entsteht. Rood entdeckte
damals aber, dass es in unserer Milchstraße deutlich weniger Helium-3 gibt
als vorhanden sein müsste, wenn diese Theorie richtig ist. "Wäre Helium-3
tatsächlich in Sternen produziert worden, hätten wir deutlich mehr von
diesem Element aufspüren müssen", so Rood.
So begannen die Forscher systematisch nach Hinweisen dafür zu suchen,
dass Helium-3 in Sternen gleich welcher Art entstehen kann. Sie suchten in
Regionen am Rande unserer Galaxis, in denen es nur wenig Sternenstehung
gab und in Bereichen mit intensiver Sternentstehung. Das Ergebnis war
überall das gleiche: Die relative Häufigkeit von Helium-3 blieb konstant.
Dies hatte eine interessante Konsequenz: "Da stellare Prozesse nur einen
sehr geringen oder gar keinen Einfluss auf den Helium-3 Gehalt in der
Galaxis zu haben schienen, konnten wir zwei sehr wichtige
Schlussfolgerungen ziehen", erklärt Roods Kollege Thomas Bania von der
Boston University. "Erstens: Da unsere theoretischen Modelle die
Produktion von Helium-3 in Sternen vorhersagen, müssen wir unsere Theorien
über die Vorgänge im Inneren der Sterne noch einmal überdenken. Und
zweitens: Da Helium-3 in unserer Galaxis nicht in signifikantem Maß
produziert oder zerstört wurde, ist die Häufigkeit, die wir heute
beobachten genau die, die im Urknall entstanden ist."
Aus dieser Zahl konnten die Forscher die Menge an normaler Materie
berechnen, die im Urknall entstanden sein muss. In diese Berechnungen
flossen natürlich diverse Annahmen über Geschichte des Universums,
insbesondere sein Alter, ein. Die Ergebnisse der Forscher unterstützen die
schon lange vertretene These, dass die normale Materie, aus der Sterne,
Planeten und ganze Galaxien bestehen, nur einen Bruchteil dessen ausmacht,
was mach benötigen würde, um die Gravitationseffekte im Universum zu
erklären. "Die Tatsache, dass der größte Teil des Universums aus einem
Material besteht, das aus irgendetwas zusammengesetzt wurde, was wir auf
der Erde noch nie gesehen haben, ist schon sehr faszinierend", so Rood.
Die Untersuchungen der Wissenschaftler am 140-Fuss-Radioteleskop in
Green Bank stellten einen letztes Highlight für das alte Instrument dar,
das inzwischen nicht mehr arbeitet. Es wurde durch ein neues und größeres
Teleskop ersetzt.