von DIRK EIDEMÜLlER
In den Tiefen des Alls herrscht nicht nur gähnende Leere. So dünn verteilt die Materie jenseits von Planetensystemen auch ist, so vielfältig erscheint sie doch. So haben Messungen mit Radioteleskopen in den letzten Jahren Hinweise auf ganz unterschiedliche chemische Verbindungen geliefert. In den ausgedehnten dunklen und kalten Molekülwolken, die das Ausgangsmaterial für die Entstehung von Sternsystemen bilden, gibt es sogar organische Moleküle – also Kohlenstoff-Verbindungen, darunter auch aromatische Kohlenwasserstoffe. Forscher fanden noch viel mehr, als aktuelle astrochemische Modelle vorhersagen.
„Gerade bei den leichten Kohlenwasserstoffen gehen die Messungen und die Berechnungen um bis zu sechs Größenordnungen auseinander – also um einen Faktor bis zu einer Million!“, wundert sich James Bull. Er leitet eine Forschungsgruppe zu ultraschneller chemischer Physik an der University of East Anglia in England.
In der Taurus-Molekülwolke wurden beispielsweise sogenannte Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) gefunden. Das sind etwas größere Verwandte von Benzol, das mit einem Ring aus sechs Kohlenstoff-Atomen die einfachste aromatische Verbindung darstellt. PAKs bestehen aus mehreren Kohlenstoff-Ringen.
Theoretisch sollte der Großteil dieser Art leichter Moleküle relativ rasch auseinanderbrechen. Denn die Bedingungen im All sind hart: Kollisionen mit anderen Partikeln sowie die intensive Ultraviolettstrahlung junger Sterne übertragen viel Energie. Dadurch geraten die Moleküle in heftige Schwingungen, sodass ihre Bindungen aufbrechen und fragmentieren.
Größere Kohlenwasserstoffe mit mehreren Ringen und fünfzig oder mehr Kohlenstoff-Atomen sollten einigermaßen gegen das Auseinanderbrechen geschützt sein. „Sie werden die überschüssige Energie recht effektiv durch Infrarotstrahlung los und reduzieren dadurch die starken Schwingungen innerhalb des Moleküls“, sagt Bull. „Aber die leichten Kohlenwasserstoffe können das nicht so gut.“ Anscheinend gibt es noch einen bislang unbekannten oder unterschätzten Mechanismus, der die kleinen Moleküle im All stabilisiert.
Vakuum wie im Weltall
Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, hat das Forschungsteam um Bull mit einer einzigartigen Anlage experimentiert: dem DESIREE-Ionenspeicherring (Double ElectroStatic Ion Ring ExpEriment) der Universität Stockholm in Schweden. Die Anlage besitzt eine besondere Kammer, in der ein ultrahohes Vakuum erzeugt werden kann. Zudem lässt sie sich sehr tief kühlen, um die Bedingungen im Weltall nachzustellen. In diese Kammer werden die zu untersuchenden Ionen eingespeist. Sie laufen dann auf einer 8,6 Meter umfassenden Kreisbahn und werden dabei mit verschiedenen Detektoren untersucht.
