Neuer Beweis für organische Verbindungen im Weltall

18.04.2002 - (idw) Niederländische Organisation für wissenschaftliche Forschung - NWO

Die geheimnisvollen Spektralbänder im Infrarot von interstellaren Gaswolken im Weltall stammen von organischen Verbindungen. Das bestätigen Untersuchungen des Nimweger Physikers Drs. Hans Piest . Er bringt neuen experimentellen Beweis für dieses fast dreißig Jahre alte Problem aus der Astronomie an.

Jedes Molekül hat bestimmte Wellenlängen, bei denen das Licht absorbiert oder produziert. Das ist der Fingerabdruck eines Stoffs. Astronomen weisen mit diesem Fingerabdruck die Anwesenheit des Stoffs in einem fernen Stern oder einer Staubwolke nach. In verschiedenen Ecken des Weltalls, in fast leeren interstellaren Räumen, wird infrarotes Licht produziert. Dieses Spektrum nennt man die Unidentified Infrared Bands. Die meist vertretene Hypothese ist, dass komplexe organische Verbindungen die Bänder verursachen. Genauer, es wäre ein Gemisch aus verschiedenen polyaromatischen Kohlenwasserstoffen mit je circa fünfzig Kohlenstoffatomen. Es war noch niemanden gelungen, das Spektrum dieser komplexen Moleküle in einer Situation zu messen, die vergleichbar mit dem kalten Gaszustand ist, in der sie sich im Weltraum befinden. Im Weltraum befinden sich die Moleküle so weit auseinander, dass sie nicht aufeinander treffen. Zusammenstöße beeinflussen das Spektrum drastisch. Das Problem ist, dass in einem Labor eine Situation ohne Zusammenstöße schwer zu realisieren ist. Außerdem ist der Stoff dann so dünn, dass kaum ein Spektrum gemessen werden kann. Hans Piest ist es gelungen, die Spektren über einen Umweg zu bestimmen. Dazu nutzte er einen besonderen Laser der niederländischen Stiftung FOM in Rijnhuizen. Es ist ein Freielektronenlaser, der jede gewünschte Wellenlänge zwischen 5 und 250 Mikrometer produzieren kann. Von diesem Lasertyp gibt es nur wenige in der Welt. Der Physiker erzeugte polyaromatische Kohlenwasserstoffe und band sie jeweils an ein Edelgasatom. Das gelingt nur bei einer Temperatur gerade über dem absoluten Nullpunkt. Die Bindungsenergie eines Edelgasatoms ist so klein, dass diese das Spektrum kaum beeinflusst. Um zu untersuchen, welche Wellenlängen dieser Komplex absorbieren kann, beschoss er ihn mit Laserlicht, immer mit einer anderen Wellenlänge. Das Licht des Lasers reicht aus, um das schwach gebundene Edelgasmolekül von der organischen Verbindung zu lösen. Ein empfindliches Massenspektrometer war imstande, zu bestimmen, ob der organische Stoff produziert wurde. Der Physiker verwendete verschiedene Edelgase und erhielt immer dasselbe Spektrum. Das ist ein starkes Anzeichen dafür, dass das Edelgas das Spektrum tatsächlich nicht stört. Die gemessenen Spektren entsprachen zum Großteil früheren umstrittenen Messungen der NASA. Sie hatten direkt das sehr schwache Absorptionsspektrum von verschiedenartigen in Edelgaseis eingefrorenen polyaromatischen Kohlenwasserstoffen bestimmt. Die Messungen waren umstritten, weil der Einfluss des Edelgaseises schwer einzuschätzen war. Jetzt bleibt noch die Frage, welche Polyaromaten sich genau im Weltall befinden.
Nähere Informationen bei Drs. Hans Piest (Universität Nimwegen, Abteilung Molekül- und Laserphysik), Tel +31 (0) 24 3652179, Fax +31 (0) 24 3653311, Email: J.A.Piest@fz-Rossendorf.de
Seine Promotion findet am 13. Mai statt, Promotor ist Prof. Dr. G. Meijer. Ab Mai arbeitet Hans Piest im Forschungszentrum Rossendorf.