Forscher: Kosmischer Wind ist stärker als gedacht

Astronomen der Universität von Kalifornien in Berkeley haben herausgefunden, dass der interstellare Raum zwischen den Sternen von einem viel stärkeren kosmischen Wind durchsetzt ist als bisher angenommen. Dieser Wind besteht aus kosmischen Strahlen ? kleinen Teilchen wie etwa Protonen ? mit einer relativ geringen Energie. Die Strahlen können daher nicht in dichte, wohl aber in dünne interstellare Gaswolken eindringen und dort chemische Reaktionen auslösen. Darüber berichten die Forscher im Fachmagazin Nature (Ausgabe vom 3. April).

Benjamin McCall und seine Kollegen untersuchten die Dynamik chemischer Reaktionen in dünnen interstellaren Gaswolken sowohl mittels Experimenten auf der Erde als auch durch spektroskopische Untersuchungen der Zeta-Persei-Sternenkonstellation. In den Gaswolken, die im Mittel eine Dichte von nur etwa 100 bis 300 Teilchen pro Kubikzentimeter aufweisen, werden chemische Reaktionen größtenteils durch Radikale ausgelöst, die aus einem ionisierten Molekül aus drei Wasserstoffatomen (H3+) bestehen. Durch Kollisionen der H3+ Moleküle können dann komplexere Verbindungen wie etwa einfache organische Stoffe gebildet werden.

McCall wollte nun herausfinden, wie schnell die H3+ Moleküle durch freie Elektronen vernichtet werden können. Dazu entwickelte er mit seinen Forscherkollegen eine Quelle kalter H3+ Ionen, die daraufhin in einem Beschleunigerring in Stockholm zur Kollision mit Elektronen gebracht werden konnten. Dadurch ließ sich abschätzen, wie schnell neu gebildete H3+ Moleküle in den interstellaren Gaswolken vernichtet werden. Ziel dieser Experimente war es, die seit 1997 bekannten überraschend hohen Konzentrationen von H3+ in interstellaren Gaswolken zu erklären. Zu seiner Überraschung fand McCall dabei jedoch heraus, dass die Vernichtungsrate der H3+ Moleküle durch die Elektronen zu groß ist, um die hohen Konzentrationen erklären zu können.

Die Forscher kamen daher zu dem Schluss, dass die hohe Konzentration von H3+ in den Gaswolken nur durch die Annahme einer größeren Entstehungsrate als bisher angenommen erklärt werden kann. Da die Ionen durch Kollision von Wasserstoffatomen mit niederenergetischen kosmischen Strahlen entstehen, müsste dieser kosmische Wind also viel stärker als bis dato vermutet sein.

Um zu quantitativen Ergebnissen zu gelangen, untersuchten die Astronomen kosmische Gaswolken mit Hilfe eines auf Hawaii stationierten Infrarotteleskops. Dadurch konnten sie die Entstehungsrate von H3+ in einer repräsentativen dünnen Gaswolke der Zeta-Persei-Konstellation berechnen ? und diese war in der Tat um einen Faktor 40 größer als vermutet.

Die Wissenschaftler sind daher der Ansicht, dass der niederenergetische kosmische Wind relativ stark ist. Die höheren H3+ Konzentrationen wären somit auf einfache Weise erklärt. Allerdings sind weitere Untersuchungen anderer Gaswolken nötig, um die These des Berkeley-Teams auf ein festeres Fundament zu stellen.

Stefan Maier