Die Illustration zeigt den planetarischen Nebel NGC 7027, in dem das Heliumhydrid-Molekül nachgewiesen wurde. Es ist eine Kombination aus Helium (rot) und Wasserstoff (blau). Foto: NASA/SOFIA/L. Proudfit/D.Rutter
© NASA/SOFIA/L. Proudfit/D.Rutter

Astronomie Frühestes Molekül des Universums im All nachgewiesen

Lange war seine Existenz im Weltraum bloße Theorie. Nun haben Forscher das Heliumhydrid-Ion in einem planetarischen Nebel gesichtet.

Forscher haben das erste nachdem Urknall entstandene Molekül im All nachgewiesen. Zuvor hatten sie Jahrzehnte nach dem Heliumhydrid-Ion gesucht. Der Nachweiskönnte 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".

Der fehlende Nachweis war ein Dilemma

Heliumhydrid-Ionen waren die ersten Moleküle, die sich nach dem Urknall vor knapp 14 Milliarden Jahren im Universum bildeten. Erst fallende Temperaturen machten es möglich, dass die im Urknall entstandenen chemischen Elemente miteinander reagieren konnten. In dieser Zeit verbanden sich auch ionisierter Wasserstoff und neutrale Heliumatome zu HeH+. Obwohl die Existenz des Ions bereits 1925 im Labor gezeigt wurde, blieb es im All lange unauffindbar.

Das führte dazu, dass die damit verbundenen chemischen Modellrechnungen angezweifelt wurden. "Die Chemie des Universums hat mit HeH+ begonnen. Der fehlende Nachweis für die Existenz dieses Moleküls im interstellaren Raum hat für lange Zeit ein Dilemma für die Astronomie dargestellt", sagte Astrophysiker Güsten. Weit mehr als zehn Jahre hätten seine Kollegen und er geforscht, um ein hochauflösendes Spektrometer zu entwickeln, das die individuelle Infrarot-Strahlung des Moleküls im All aufspüren kann.

Eine umgebaute Boeing747 brachte den Durchbruch

Das größte Problem bei der Suche war, dass HeH+ am stärksten bei einer charakteristischen Wellenlänge von 0,149 Millimetern strahlt und somit potenziell auffindbar ist. In diesem Wellenlängenbereich ist die Erdatmosphäre jedoch komplett undurchlässig, sodass die Suche entweder aus dem Weltraum oder mit hochfliegenden Observatorien erfolgen musste. Die entscheidenden Messungen gelangen schließlich mit dem Flugzeugobservatorium SOFIA ("Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie"), einer zur fliegenden Sternwarte umgebauten Boeing747. Sie operiert in einer Flughöhe von 13 bis 14 km und somit oberhalb der absorbierenden Schichten der unteren Atmosphäre. SOFIA ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)und der NASA.

Das an Bord verbaute Spektrometer fand das gesuchte Molekül in einem planetarischen Nebel etwa 3000 Lichtjahre von der Erde entfernt. "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. Die Forscher erhoffen sich von der Entdeckung, chemische Reaktionen in der Frühphase des Universums kurz nach dem Urknall künftig besser modellieren zu können. (fsch/dpa)

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