An der Uni Innsbruck

Wissenschaftler untersuchen Geburt der Sterne im Labor

(Bild: Uni Innsbruck/Roland Wester)

Wissenschaftler der Universität Innsbruck holen in einem neuen Labor das All auf die Erde. Mit einer eigens konstruierten Apparatur können sie die Verhältnisse in interstellaren Wolken nachstellen, wo Sterne entstehen. Auch wenn im Labor nur mit einzelnen Molekülen gearbeitet wird, brachte ihre Forschung neue Erkenntnisse über die Bedingungen ganz am Anfang der Sternenentstehung, wie sie in der wissenschaftlichen Zeitschrift "The Astrophysical Journal" berichteten.

In interstellaren Wolken entstehen bei tiefen Temperaturen neue Moleküle. In bestimmten Regionen können sich Partikel über Millionen von Jahren durch die Schwerkraft zusammenschieben. "Wenn die dichtesten Kerne dieser molekularen Wolken dann noch weiter durch die Schwerkraft kollabieren, dann entstehen Sterne", erklärte Roland Wester vom Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck.

In unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, passiert das etwa einmal im Jahr. Andere Galaxien sind da produktiver: Besonders fleißig ist die im Jahr 2008 entdeckte Galaxie "Zw II 96", die angesichts von jährlich rund 4.000 Sternengeburten den Spitznamen "Baby Boomer Galaxy" bekam.

"Voraussetzung dafür sind ursächlich Reaktionen zwischen neutralen Molekülen und Ionen, also geladenen Teilchen. Diese Entstehungsprozesse sind schwer zu erforschen. Sie laufen schließlich unvorstellbar weit von uns entfernt über Jahrmillionen und unter den extremst harschen Bedingungen des Alls ab. Wer daher verstehen will, wie sich die ersten Bausteine von Sternen bilden, für den führt kein Weg vorbei an Laborastrophysik", betont Wester in einer Aussendung der Universität Innsbruck.

Ionenfalle hält negative Moleküle fest
Dafür hat Wester eine Ionenfalle gebaut, in der sich die Vorgänge bei sehr geringer Dichte und bis zu minus 250 Grad Celsius beobachten lassen. Gemeinsam mit einem internationalen Team hielt Wester negativ geladene Moleküle in der Ionenfalle gefangen und beschoss sie mit Licht aus einem UV-Laser, um die kosmische Strahlung zu simulieren. Zur Überraschung der Wissenschaftler entpuppten sich die Moleküle als relativ lichtstabil, das heißt, sie werden durch das Licht nicht so schnell zerstört, wie es die Wissenschaftler erwartet hatten.

Erst vor wenigen Jahren haben Forscher der Universität Harvard Anionen aus Kohlenstoff und Wasserstoff entdeckt, die inzwischen überraschend häufig in verschiedenen Gebieten der Milchstraße gefunden wurden. Zuvor konnte man sich gar nicht recht vorstellen, dass es in interstellaren Wolken auch negativ geladene Teilchen gibt, so Wester. Ihre Entstehung sei vermutlich ein sehr ineffizienter Prozess, da sie viel instabiler sind als positiv geladene Ionen oder neutrale Moleküle, sagte Wester. Das Team rund um Roland Wester möchte einen Beitrag dazu leisten, die Entwicklung elementarer Möleküle im All besser zu verstehen, heißt es vonseiten der Uni.

Der Zündstoff des Alls
Die Ionen spielen bei der Entstehung elementarer Moleküle eine entscheidende Rolle. Sie sind dafür verantwortlich, dass bei der extremen Kälte des Weltalls überhaupt chemische Reaktionen ablaufen. Sie sorgen dafür, dass sich sogar bei Temperaturen von fünf bis 50 Kelvin (minus 223 bis 268 Grad Celsius) in den überwiegend aus Wasserstoff bestehenden interstellaren Wolken erste Kettenmoleküle, vor allem aus Kohlenstoff und Wasserstoff, bilden können.