Deuterium Versteckspiel in der Milchstraße

Wie viel Deuterium, das kurz nach dem Urknall entstanden ist, existiert noch heute? Mehr als vermutet, glauben Astrophysiker nach neuen Messdaten. Nun muss womöglich die Entstehungstheorie unserer Galaxie korrigiert werden.


Deuterium ist nicht nur für Chemiker etwas ganz besonderes, sondern auch für Astrophysiker. Der schwere Wasserstoff entstand nämlich wenige Minuten nach dem Urknall. Danach verbreitete er sich im Universum und einzelne Deuteriumkerne verwandelten sich in andere leichte Elemente. Deuterium war auch an der Entstehung von Sternen beteiligt. Deswegen war Astronomen bislang ein Rätsel, wie viel des ursprünglichen Deuteriums noch heute existiert.

Milchstraße: Wesentlich mehr Deuterium als bislang vermutet
NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)

Milchstraße: Wesentlich mehr Deuterium als bislang vermutet

Bisher vermutete man, dass sich die Menge dieses Wasserstoffisotops in unserer Galaxie um ein Drittel verringert hat. Ein internationales Team um den Astrophysiker Jeffrey Linsky von der University of Colorado hat nachgemessen und kam zu einem anderen Ergebnis.

Statt um rund 33 Prozent hat sich demnach die Deuteriummasse in der Milchstraße nur um etwa 15 Prozent reduziert. Deswegen müssten nun die Modelle über die chemische Entwicklung der Milchstraße überprüft und dann womöglich korrigiert werden, berichten die Wissenschaftler.

Deuterium ist ein Isotop des Elements Wasserstoff: Es hat im Atomkern nicht nur ein Proton wie der Wasserstoff, sondern zusätzlich noch ein Neutron. Deswegen ist Deuterium etwa doppelt so schwer.

Dass Linsky und seine Kollegen aus den USA, aus Kanada und Frankreich wesentlich mehr Deuterium aufgespürt haben als andere Forschergruppen vor ihnen, hat einen einfachen Grund: Sie benutzten ein spezielles Gerät der US-Raumfahrtbehörde Nasa, das Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE). Damit konnte auch verstecktes Deuterium aufgespürt werden.

Flüssiges Deuterium hat sich vor Astro-Geräten versteckt

Mit anderen Techniken können Astronomen nur gasförmiges Deuterium leicht entdecken, FUSE hingegen registriert auch Deuterium, das sich in interstellaren Staubkörnern verflüssigt hat.

Mit dem High-Tech-Gerät FUSE konnte Linskys Team nun zeigen, dass nicht ganz so viel vom ursprünglichen Deuterium zerstört ist, wie Astronomen bislang dachten.

Die Forscher schließen aus ihren Messergebnissen, dass sich in den Sternen wesentlich weniger Deuterium in Helium oder schwerere Elemente verwandelte. Nach Angaben der Astrophysiker wäre es aber auch möglich, dass einfach mehr kurz nach dem Urknall entstandenes Deuterium in unsere Galaxie gelangt ist, als man bislang angenommen hatte.

Sollten die Messungen wirklich stimmen, dann müssten die Theorien zur Entstehung von Sternen und Galaxien geändert werden, berichtet Studienleiter Linsky. Die Untersuchungen seines Teams werden in den nächsten Tagen in der Fachzeitschrift "The Astrophysical Journal" publiziert.

Auf der Suche nach Erklärungen

Angesichts dieser womöglich weitreichenden Folgen fordert der Kosmologe Brian Fields von der University of Illinois, zunächst zu klären, warum wirklich noch so viel Deuterium in der Milchstraße ist.

Frank van den Bosch vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg überraschen die Ergebnisse von Linskys Team nicht, im Gegenteil: Es sei immer zu wenig Deuterium nachgewiesen worden, so der Kosmologe zu SPIEGEL ONLINE.

Wenn man vergleiche, wie viel Deuterium in unserer Galaxie vorkomme und wie viel der ebenfalls superleichten Elemente Helium und Lithium, dann habe im Prinzip immer eine gewisse Menge dieses Wasserstoff-Isotops gefehlt.

Dass dieser Anteil am galaktischen Deuterium nicht zerstört ist, sondern wirklich noch existiert - wenn auch in einer anderen, nämlich flüssigen Form -, würde den Widerspruch erklären, sagte van den Bosch.

fba/rtr



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