Wo ist bloß das Deuterium hin?

News: Wo ist bloß das Deuterium hin?

Astronomen haben ein Relikt des Urknalls in einer Region gemessen, in der sich neue Sterne bilden - dem Orion-Nebel. Dabei stießen sie auf eine Überraschung, denn die Menge des schweren Wasserstoffs (Deuterium) ist wesentlich geringer als in der Nachbarschaft der Sonne. Aus der Häufigkeit des Deuteriums wollen die Wissenschaftler auf die Gesamtmasse des Universums - und damit auf dessen weiteres Schicksal schließen.

Dies berichten Ewine van Dieshoeck von der Universität Leiden und seine Kollegen aus vier weiteren Ländern in der Ausgabe der Astrophysical Journal Letters, die am 10. April erscheinen wird.

Deuterium – das ist Wasserstoff mit einem zusätzlichen Neutron im Atomkern – wurde in geringen Mengen während des Urknalls gebildet. Da die exakte entstandene Menge von der Gesamtdichte der gewöhnlichen Materie im frühen Universum abhängt, ist die ursprüngliche Häufigkeit ein Maß für die Materie, die unser Universum derzeit enthält. Es ist jedoch schwierig, die Menge des Deuteriums kurz nach dem Urknall festzustellen, weil es mit der Zeit im Inneren der Sterne zerstört wird.

Die Astronomen richteten nun das Long Wave Spectrometer des European Infrared Space Observatory (ISO) auf den Orion-Nebel. Dieser ist die räumlich nächste Region, in denen neuer Sterne gebildet werden und wo eine meßbare Menge von Deuterium zu erwarten sein sollte. Durch Bestimmung des Vorkommens an HD, einem Molekül aus einem Wasserstoff- und einem Deuterium-Atom, fanden die Wissenschaftler heraus, daß die Menge des Deuteriums im Orion-Nebel nur halb so groß wie in der näheren stellaren Umgebung unserer Sonne ist.

"Wir verstehen wirklich nicht, warum", sagt Van Dishoeck. Eine mögliche Erklärung wäre, daß ein Großteil des Deuteriums durch die Bildung massereicher Sterne aufgebraucht wurde. "Aber in diesem Fall", so Van Dishoeck, " würde man einen großen Überschuß an Sauerstoff und Stickstoff erwarten – den Produkten stellarer Entwicklung –, und ein solcher wurde bislang nicht beobachtet."

Als durchaus überraschend wertet der Astronom David Tytler von der University of California in San Diego diese Ergebnisse. Allerdings liegt der Großteil des Deuteriums im Universum in atomarer und nicht in molekularer Form vor, wendet er ein. ISO maß jedoch nur dessen molekulare Auftreten, so daß nicht klar ist, und es ist nicht gesagt, daß das Verhältnis von Wasserstoff zu Deuterium in Molekülen dasselbe wie bei der atomaren Form ist.

ISOs Betrieb endete im April letzten Jahres, als das Kühlmittel ausging. Die erfolgreiche Deuterium-Nachweis ist jedoch eine ermutigende Neuigkeit für zwei neue geplante Infrarot-Satelliten: das American Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) und das European Far Infra-Red and Submillimeter Telescope (FIRST), deren Start für 2002 bzw. 2005 geplant ist. Diese sollten in der Lage sein, die Schwankungen des Deuterium-Vorkommens in der gesamten Galaxie nachzuweisen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 16.4.1998
"Wasserdampf im interstellaren Raum"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 2/97, Seite 38
"Deuterium und der frühe Kosmos"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)