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Der Artikel "Die Stabilität von interstellarem atomaren Wasserstoff" in SuW 6/2019 wirft die Frage auf, wie sich molekularer Wasserstoff im frühen Universum ohne die Anwesenheit von Staub bilden konnte. Zumindest sind meines Wissens keine anderen Prozesse als die Katalyse auf Stauboberflächen bekannt.
Stellungnahme der Redaktion
Katalyse auf Staub ist heute der bei weitem effektivste Prozess zur Molekülbildung, aber er ist nicht der einzige. Im frühen Universum gab es den Staub nicht, da es die schweren Elemente nicht gab. Deshalb mussten sich damals sehr große Massen (mindestens 1 Million Sonnenmassen) zusammenballen, um einen gravitativen Kollaps zu produzieren, d.h. um Sterne zu bilden. Das liegt daran, dass dafür eine effektive Kühlung der Gaswolken notwendig ist, die am besten durch Moleküle zu erzielen ist. Ohne diese Kühlung steigt der Gasdruck durch Kontraktion (und die dadurch erzeugte Erwärmung) schneller an als die gravitativen Kräfte. Es sei denn, man habe sehr viel Masse zur Verfügung.
War der Kollaps aber erst mal im Gang, dann setzte mit zunehmender Gasdichte auch Molekülbildung in der Gasphase ein, d.h. ohne Katalyse auf festen Oberflächen. Die dadurch ermöglichte zusätzliche Kühlung verstärkte den Kollaps und erlaubte schließlich den Zerfall (Fachausdruck: die Fragmentation) der zunächst riesigen Wolke in sternähnliche "Portionen". Die Wasserstoff-Moleküle bildeten sich zunächst durch Zweikörperprozesse, genauer durch Stöße zwischen einem neutralen Wasserstoffatom H und einem Wasserstoff-Ion H+ oder H-, bei höherer Dichte dann auch durch Dreikörperprozesse. Nach neueren Modellrechnungen ist so die Fragmentierung der kollabierenden Wolken bis herunter zu 0,2 Sonnenmassen auch im frühen Universum möglich gewesen.
U. B. (nach Rücksprache mit Experten für Sternentstehung)
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Bildung von molekularem Wasserstoff - im frühen Universum?
23.05.2019, Rudolf Schieder, ErftstadtDer Artikel "Die Stabilität von interstellarem atomaren Wasserstoff" in SuW 6/2019 wirft die Frage auf, wie sich molekularer Wasserstoff im frühen Universum ohne die Anwesenheit von Staub bilden konnte. Zumindest sind meines Wissens keine anderen Prozesse als die Katalyse auf Stauboberflächen bekannt.
Katalyse auf Staub ist heute der bei weitem effektivste Prozess zur Molekülbildung, aber er ist nicht der einzige. Im frühen Universum gab es den Staub nicht, da es die schweren Elemente nicht gab. Deshalb mussten sich damals sehr große Massen (mindestens 1 Million Sonnenmassen) zusammenballen, um einen gravitativen Kollaps zu produzieren, d.h. um Sterne zu bilden. Das liegt daran, dass dafür eine effektive Kühlung der Gaswolken notwendig ist, die am besten durch Moleküle zu erzielen ist. Ohne diese Kühlung steigt der Gasdruck durch Kontraktion (und die dadurch erzeugte Erwärmung) schneller an als die gravitativen Kräfte. Es sei denn, man habe sehr viel Masse zur Verfügung.
War der Kollaps aber erst mal im Gang, dann setzte mit zunehmender Gasdichte auch Molekülbildung in der Gasphase ein, d.h. ohne Katalyse auf festen Oberflächen. Die dadurch ermöglichte zusätzliche Kühlung verstärkte den Kollaps und erlaubte schließlich den Zerfall (Fachausdruck: die Fragmentation) der zunächst riesigen Wolke in sternähnliche "Portionen". Die Wasserstoff-Moleküle bildeten sich zunächst durch Zweikörperprozesse, genauer durch Stöße zwischen einem neutralen Wasserstoffatom H und einem Wasserstoff-Ion H+ oder H-, bei höherer Dichte dann auch durch Dreikörperprozesse. Nach neueren Modellrechnungen ist so die Fragmentierung der kollabierenden Wolken bis herunter zu 0,2 Sonnenmassen auch im frühen Universum möglich gewesen.
U. B. (nach Rücksprache mit Experten für Sternentstehung)