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RADIOASTRONOMIE
Komplexe Chemie im interstellaren Raum
von Stefan Deiters
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24. Juli 2007

Mithilfe des Robert C. Byrd Green Bank Radioteleskops haben Astronomen das bislang größte negativ geladene Molekül im interstellaren Raum aufgespürt. Es ist bereits das dritte negativ geladene Molekül, das entdeckt wurde. Bis vor einem Jahr hatte man die Existenz dieser Moleküle im Weltall für nahezu unmöglich gehalten. Die wiederholten Funde dürften nun eine Überarbeitung der bisherigen Theorien nötig machen.

Molekülwolke

In einer Molekülwolke (künstlerische Darstellung) entdeckten Astronomen negativ geladene Moleküle. Bild: Bill Saxton, NRAO / AUI /NSF

"Diese Entdeckung macht die Vielfalt und Komplexität der Chemie des interstellaren Raums noch größer", erläutert Anthony J. Remijan vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) die Bedeutung der Entdeckung. "Es erweitert die Möglichkeiten, wie komplexe organische Moleküle und andere große Moleküle in interstellaren Wolken entstehen können." Aus diesen Wolken können irgendwann einmal Sterne und Planeten werden, die Moleküle werden dann vielleicht zu wichtigen Grundbausteinen für Leben.

Ein Astronomenteam am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) hat das aus acht Kohlenstoffatomen und einem Wasserstoffatom bestehende Molekül in einer kalten, dunklen Gaswolke entdeckt. Ein zweites Team um Remijan entdeckte das gleiche Molekül in einer Gashülle um einen alten Riesenstern. In beiden Fällen verfügt das Molekül über ein zusätzliches Elektron, wodurch es eine negative Ladung erhält.

Bislang wurden im interstellaren Raum rund 130 neutrale und etwa ein Dutzend positiv geladene Moleküle aufgespürt. Das erste negativ geladene Molekül wurde hingegen erst im vergangenen Jahr entdeckt. Bisheriger Rekordhalter war dabei ein Molekül mit sechs Kohlenstoffatomen und einem Wasserstoffatom.

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Der Fund der negativ geladenen Moleküle hat die Astronomen überrascht: Positiv geladene Moleküle sind leicht zu erklären, da durch die starke ultraviolette Strahlung von Sternen schnell einmal ein Elektron aus einem Molekül herausgelöst werden kann, wodurch es eine positive Ladung erhält. Aus dem gleichen Grund hatten sie erwartet, dass negativ geladene Moleküle, die also ein extra Elektron haben, nicht über längere Zeit existieren können und ihr Elektron sehr schnell wieder verlieren. "Das ist aber offensichtlich nicht der Fall", so Mike McCarthy vom CfA. "Negativ geladene Moleküle finden sich überraschend häufig in diesen Regionen."

"Bis vor Kurzem haben viele theoretische Modelle über die chemischen Reaktionen im interstellaren Raum die negativ geladenen Moleküle vernachlässigt", macht auch Jan M. Hollis vom NASA Goddard Space Flight Center die Bedeutung der Entdeckungen deutlich. "Das kann man sich nun nicht mehr erlauben und es bedeutet, dass es deutlich mehr Wege gibt, um große organische Moleküle im Kosmos zu erzeugen als bislang untersucht wurden."

Remijan und sein Team haben das Molekül in der Hülle des Sterns IRC +10 216 gefunden. Es handelt sich dabei um einen Riesenstern in 550 Lichtjahren Entfernung. Die Astronomen haben dazu Archivmaterial des Green Bank Telescopes ausgewertet und in den Daten die typische Frequenz der geladenen Moleküle gefunden. Das Green Bank Telescope ist das größte vollständig drehbare Radioteleskop der Welt.

Das CfA-Team hat die gleichen Frequenzen bei der Beobachtung der kalten Molekülwolke TMC-1 im Sternbild Stier entdeckt. Zuvor hatten die Wissenschaftler in Laborexperimenten die Radiofrequenzen bestimmt, die von den Molekülen ausgesandt werden, so dass sie wussten, wonach sie suchen mussten. "Es ist wichtig, dass man zunächst Laborexperimente mit Molekülen macht, die man im interstellaren Raum erwartet und so die Radiofrequenzen bestimmt, die diese aussenden können", erklärt Frank Lovas vom Nationale Institute of Standards and Technology.

"Der Fund von drei negativ geladenen Molekülen innerhalb einer relativ kurzen Zeit und in sehr unterschiedlichen Regionen, macht es doch sehr wahrscheinlich, dass noch viele weitere existieren", glaubt Sandra Bruenken vom CfA. "Mit empfindlichen Radioteleskopen können wir noch viele neue Arten entdecken, wenn wir erst einmal ihre genauen Charakteristika aus dem Labor zur Verfügung haben." 

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