Wasserstoff ist das bei Weitem häufigste Element im Universum, gefolgt von Helium, Sauerstoff und Kohlenstoff. Deshalb beginnt die Chemie des Kosmos mit der Bildung von Wasserstoffmolekülen. Sie sammeln sich in interstellaren Molekülwolken, den chemischen Kinderstuben für Sterne und Planeten. Woher wissen wir das? Mit irdi­schen und satellitengestützten Ob­servatorien erschließen Astronomen die Zusammensetzung der interstellaren Materie aus der Intensität und Wellenlänge der ausgesandten Strahlung. Das Spektrum vieler Atome und Moleküle ist so gut bekannt, dass es sie verrät wie ein Fingerabdruck. Die zum Teil kompliziert gebauten Moleküle in inter­­stellaren Wolken machen sich im Strah­lungsspektrum durch ihre Schwin­­­gun­gen und Rotationen bemerkbar.

Molekülwolken arbeiten als chemische Fabriken, obwohl sie zu den kältesten Orten im Universum gehören und um viele Größenordnungen weniger dicht sind als die Erdatmosphäre. Unter solchen Bedingungen können Reaktionsketten nur in Gang kommen, wenn die kosmische Strahlung – oder die Strahlung naher Sterne – zunächst einige der üblichen zweiatomigen Wasserstoffmoleküle H₂ ionisiert, indem sie ein Elektron abtrennt. In einer ersten Reaktion verwandelt sich dann das ionisierte Molekül H₂⁺ in das dreiatomige Wasserstoffion H₃⁺ – den Hauptakteur der nachfolgenden Reaktionsketten. Dessen spektroskopischer Fingerabdruck konnten vor Kurzem mehrere Teams aus experimentellen und theoretischen Physikern mit bisher unerreichter Genauigkeit identifizieren...