Wo ist denn der Wasserstoff hin?

News: Wo ist denn der Wasserstoff hin?

Astronomen sind nicht nur auf der Suche nach neuen Galaxien, Sternen oder Planeten. Seit einiger Jahren forschen sie auch nach riesigen Mengen an Wasserstoff, die beim Urknall aufkochten, dann aber in die dunklen Weiten des Universums verschwanden. Doch das Hubble Space Telescope ist ihnen jetzt auf die Spur gekommen. Es kann den Wasserstoff zwar nicht direkt nachweisen, dafür ist er zu verdünnt und heiß. Aber die Gaswolken haben einen verräterischen Begleiter: hoch ionisierten Sauerstoff. Er wird von dem Wasserstoff im intergalaktischen Raum auf die dort beobachteten Temperaturen aufgeheizt und hinterlässt charakteristische Spuren im Spektrum des Lichts von einem entfernten Quasar, das die Region durchquert.

Die in den letzten Jahren entwickelten Computermodelle des sich ausdehnenden Universums sagten ein verschlungenes Netz von Gasfilamenten voraus, in denen Wasserstoff entlang kettenartiger Strukturen konzentriert sein soll. Stellen, an denen sich die Filamente überschneiden, sollten die Geburtstätte von Galaxienhaufen bilden. Wasserstoffwolken, die sich entlang der Ketten ausbreiten und an den Kreuzungspunkten zusammenstoßen, würden die weitere Bildung von Galaxien jedoch durch die enorme Hitzeentwicklung bei der Kollision unterbinden. Daher müsste die Entstehung neuer Sterne im jungen Universum ausgeprägter gewesen sein, da der Wasserstoff damals noch kühl genug war, um sich zu verbinden.

Doch von diesen riesigen Wasserstoffwolken in unserem Universum fehlte jede Spur. Erst als Astronomen um Todd Tripp von der Princeton University das Licht eines entfernten Quasars benutzten, um den undurchsichtigen Raum zwischen den Galaxien zu durchleuchten, kamen sie den heißen Wolken auf die Schliche. Sie konnten zwar nicht den Wasserstoff direkt nachweisen, da er vollständig ionisiert ist und die Atome so ihrer Elektronen beraubt sind. Ohne Elektronen hinterlässt das Gas aber keine spezifischen Signaturen in den aufgezeichneten Lichtspektren. Der Imaging Spectrograph des Hubble Space Telescope entdeckte in den Daten aber spektrale 'Fingerabdrücke' von Sauerstoff, der zwar ebenfalls hoch ionisiert ist, aber noch einige Elektronen behalten hat, die nun bestimmte Wellenlängen im UV-Bereich absorbieren (Astrophysical Journal Letters vom 1. Mai 2000).

Die verräterischen Spuren entstanden vermutlich, als explodierende Sterne in den Galaxien den in ihren Zentren durch Kernfusion entstandenen Sauerstoff wieder in den intergalaktischen Raum ausstießen. Dort vermischte er sich mit dem Wasserstoff und wurde auf Temperaturen von über 100 000 Kelvin aufgeheizt. So deutet der Nachweis von ionisiertem Sauerstoff darauf hin, dass er von großen Mengen heißen Wasserstoffgases umgeben ist. Die Wissenschaftler entdeckten auf diese Weise sogar gleich mehrere Filamente: Auf seinem mehrere Milliarden Lichtjahre langen Weg quer durch das Universum durchquerte das Licht des Quasars mindestens vier verschiedene unsichtbare Wasserstoffwolken.

Der Fund des lang vermissten Wasserstoffs bestätigt grundlegende Modelle über das Schicksal des Elements in den ersten Minuten nach dem Urknall. Gleichzeitig bringt er neue Erkenntnisse über die Struktur und den Aufbau des Universums. "Das ist ein erfolgreicher, grundlegender Test kosmologischer Modelle", meint Tripp. "Es liefert ausgeprägte Hinweise, dass die Modelle auf dem richtigen Weg sind."

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 30.11.1999
" Das Zeug für neue Sterne"
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