Die Rolle von Heliumhydrid-Ionen in der frühen Sternentstehung

HEIDELBERG / LONDON (IT BOLTWISE) – Die Entstehung der ersten Sterne im Universum ist ein faszinierendes Kapitel der Kosmologie, das durch die Chemie nach dem Urknall maßgeblich beeinflusst wurde. Eine zentrale Rolle spielten dabei einfache Moleküle wie das Heliumhydrid-Ion (HeH+), das als eines der ältesten Moleküle des Universums gilt.

Die Entstehung der ersten Sterne im Universum ist ein faszinierendes Kapitel der Kosmologie, das durch die Chemie nach dem Urknall maßgeblich beeinflusst wurde. Eine zentrale Rolle spielten dabei einfache Moleküle wie das Heliumhydrid-Ion (HeH+), das als eines der ältesten Moleküle des Universums gilt. Unmittelbar nach dem Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren waren die Temperaturen und Dichten im Universum extrem hoch. Doch schon nach wenigen Sekunden kühlte es so weit ab, dass sich die ersten Elemente, hauptsächlich Wasserstoff und Helium, bilden konnten.

Diese Elemente lagen zunächst ionisiert vor, bis etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall die Temperatur so weit gesunken war, dass sich neutrale Atome durch Rekombination mit freien Elektronen bildeten. Dies ermöglichte die ersten chemischen Reaktionen, die zur Bildung von Molekülen führten. Das Heliumhydrid-Ion, bestehend aus einem neutralen Heliumatom und einem ionisierten Wasserstoffkern, markierte den Beginn einer Reaktionskette, die zur Bildung von molekularem Wasserstoff (H2) führte, dem häufigsten Molekül im Universum.

In der Frühphase des Universums, bekannt als das “Dunkle Zeitalter”, war das Universum zwar lichtdurchlässig, aber es gab noch keine lichtstarken Objekte wie Sterne. Die Bildung der ersten Sterne erforderte eine effiziente Kühlung der sich zusammenziehenden Gaswolken, um die Kernfusion zu ermöglichen. Hierbei spielten Moleküle wie HeH+ und H2 eine entscheidende Rolle, da sie durch Rotationen und Schwingungen Energie abstrahlen konnten, was die Kühlung unterstützte.

Am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg haben Forschende kürzlich die Reaktion von HeH+ mit Deuterium unter Bedingungen rekonstruiert, die denen im frühen Universum ähneln. Dabei wurde festgestellt, dass die Reaktionsrate bei niedrigen Temperaturen nicht wie zuvor angenommen abnimmt, sondern nahezu konstant bleibt. Diese Erkenntnis legt nahe, dass die Reaktionen von HeH+ mit neutralem Wasserstoff und Deuterium für die Chemie im frühen Universum weitaus wichtiger waren als bisher angenommen.

Die experimentellen Beobachtungen stimmen mit neuen theoretischen Berechnungen überein, die einen Fehler in der bisherigen Berechnung der Potentialfläche identifizierten. Diese neuen Erkenntnisse tragen dazu bei, das Verständnis der frühen Sternentstehung im Universum zu vertiefen und zeigen, dass die Konzentration von Molekülen wie HeH+ einen signifikanten Einfluss auf die Effektivität der Sternentstehung hatte.

Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht und stellen einen weiteren Schritt dar, um das Geheimnis der Bildung der ersten Sterne im Universum zu entschlüsseln. Die Rolle von einfachen Molekülen in der kosmischen Chemie und ihre Bedeutung für die Sternentstehung bleibt ein spannendes Forschungsfeld, das weiterhin neue Erkenntnisse verspricht.

Unseren KI-Morning-Newsletter «Der KI News Espresso» mit den besten KI-News des letzten Tages gratis per eMail - ohne Werbung: Hier kostenlos eintragen!