Extrem kalte Gas- und Staubwolken unserer Milchstraße enthalten Ammoniakmoleküle, in denen die drei herkömmlichen Wasserstoffatome durch Deuteriumatome mit einem zusätzlichen Kernneutron ersetzt sind. Zu diesem überraschenden Ergebnis kam ein internationales Astronomenteam des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn und des California Institute of Technology in Pasadena mit Hilfe von auf Hawaii durchgeführten Radioteleskopaufnahmen der Milchstraße. Eine genaue Analyse der Verteilung des “schweren” Ammoniaks könnte unter anderem zu einem besseren Verständnis der in den Staubwolken des Alls vonstatten gehenden chemischen Reaktionen führen. Darüber berichtet das Fachblatt Astronomy & Astrophysics (Band 388 Nummer 3 L53).
Die Astronomen Floris van der Tak und Peter Schilke untersuchten Staubwolken einer Temperatur von nur zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt in den Sternenkonstellationen des Perseus und Ophiuchus mit Hilfe des auf dem Gipfel des Mauna Kea in Hawaii stationierten Submillimeter-Radioteleskops. Die spektroskopischen Untersuchungen der Staubwolken zeigten eine klare Emissionslinie einer Frequenz von 309909,4 MHz auf ? und damit der spektroskopischen “Signatur” von in Laboren künstlich hergestelltem schweren Ammoniak. Damit hatten die Forscher das erste Molekül mit drei Deuteriumatomen im Weltraum entdeckt.
Ein herkömmliches Ammoniakmolekül besteht aus einem Stickstoffatom und drei einprotonigen Wasserstoffatomen. In der Natur existiert allerdings auch so genannter “schwerer” Wasserstoff ? Deuteriumatome mit einem Kern aus einem Proton und einem Neutron. In kosmischen Staubwolken sind bereits zuvor Verbindungen mit einem oder zwei schweren Wasserstoffatomen entdeckt worden ? allerdings noch niemals Moleküle mit drei Deuteriumkernen.
Analysen der untersuchten Staubnebel mittels eines auf dem Effelberg stationierten 100?Meter-Teleskops ergaben, dass diese auch normales Ammoniak enthalten, und zwar in einer mehr als tausendfach höheren Konzentration als schweres Ammoniak. Dies lässt darauf schließen, dass der zur Bildung von schwerem Ammoniak führende Wasserstoff-Deuterium-Austausch durch Prozesse in der Gasphase abläuft und nicht durch die effektiveren katalytischen Reaktionen an Staubteilchen.
Stefan Maier
