Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Astronomen spüren in Dunkelwolke seltenes Molekül auf

12.06.2002


Forscher des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie an Entdeckung des dreiatomigen Ammoniakisotops ND3 beteiligt

... mehr zu:
»Deuterium »Molekül »Molekülwolke »ND3

Schon auf der Erde sehr selten, ist der Fund dieses Moleküls im All eine echte Sensation: Astronomen des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und des California Institute of Technology (CalTech) in Los Angeles haben im All das Molekül ND3 nachgewiesen. Es handelt sich dabei um ein sehr seltenes Isotop des Ammoniaks, bei dem alle drei Wasserstoffatome durch das schwerere Atom Deuterium ersetzt sind - ganz analog zum "Schweren Wasser" (D2O) mit zwei Deuteriumatomen. Moleküle, die Deuterium enthalten, treten meist in extrem kalten Wolken aus Gas und Staub innerhalb unserer Milchstraße auf. In solchen Molekülwolken haben die Forscher zwar schon vorher Moleküle mit einem oder auch zwei Deuteriumatomen gefunden; das jetzt entdeckte Molekül ist allerdings das erste, bei dem gleich drei Wasserstoffatome durch Deuterium ersetzt sind (Astronomy & Astrophysics, Vol. 388(3), June IV, 2002, L53).

Die Beobachtung gelang Dr. Floris van der Tak and Dr. Peter Schilke am Caltech Submillimeter Observatory (CSO) auf dem Mauna Kea in Hawaii. Das Teleskop kann noch in einem "ultrahohen" Radiofrequenzbereich arbeiten, in dem der Wasserdampfgehalt der Erdatmosphäre die Messungen bereits erheblich beeinträchtigt. Am Standort des Teleskops in 4500 Meter Höhe über dem Meeresspiegel ist die Luft extrem trocken; erst dadurch werden Messungen bei Radiofrequenzen bis zu 900.000 MHz (entsprechend 0,33 Millimeter Wellenlänge) möglich.


Atome und Moleküle senden charakteristische Strahlung bei ganz bestimmten Wellenlängen aus, die sich im Spektrum als Linien zeigen. Aus der Analyse der unterschiedlichen Frequenzen, in denen eine kosmische Molekülwolke Strahlung emittiert, schließen Astronomen auf die Existenz einzelner Molekülarten in der Wolke - so, wie Kriminalisten den Täter anhand seiner Fingerabdrücke identifizieren. Mit den sehr empfindlichen Empfängern am CSO fanden die Forscher eine Spektrallinie bei 309.909,4 MHz. "Diese Frequenz stimmt exakt mit derjenigen von irdischen Labormessungen des ND3-Moleküls überein. Kein anderes Molekül sendet Strahlung bei genau dieser Frequenz aus", sagt Floris van der Tak. Darüber hinaus entspreche das Frequenzprofil der gemessenen Linie exakt den theoretischen Modellen.


"Abb.: Molekülwolke NGC 1333 im Sternbild Perseus. Das Foto wurde im sichtbaren Licht mit dem 0,9-m-Teleskop am Kitt Peak National Observatory aufgenommen (Copyright: John Bally). Die Position, an der das ND3 nachgewiesen werden konnte, liegt im südlichen Bereich der Wolke. "
"Grafik: John Bally"


Die interstellaren Wolken, in denen das Molekül entdeckt wurde, liegen in Richtung der Sternbilder Perseus und Ophiuchus (Schlangenträger) und sind zwischen 500 und 1000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Innerhalb dieser Wolken gibt es keine Sterne - und somit auch keine "Heizung". Dadurch herrschen in ihrem Inneren Temperaturen von nur etwa zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt (entsprechend minus 260 Grad Celsius). Die chemischen Reaktionen, bei denen die normalen Wasserstoffatome durch ein schwereres Deuterium ersetzt werden, verlaufen bei sehr niedrigen Temperaturen am effektivsten. Es gibt zwei verschiedene Arten solcher Reaktionen: Gasphasenreaktionen (wie die Verbrennung in einer Flamme) sowie Reaktionen an der Oberfläche von festen Partikeln (wie zum Beispiel in Autokatalysatoren).

In einem zweiten Schritt wollten die Astronomen wissen, welche Art von chemischen Reaktionen die Moleküle im interstellaren Raum produziert. Die Entdeckung von ND3 ermöglichte es, zwischen den beiden beschriebenen Reaktionstypen zu unterscheiden, da Gasphasenreaktionen normalerweise einen größeren Anteil des gewöhnlichen Wasserstoffs durch Deuterium ersetzen können als Oberflächenreaktionen. Um die Häufigkeit von ND3 im Vergleich mit normalem Ammoniak (NH3) bestimmen zu können, haben van der Tak and Schilke das NH3-Molekül mit dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg an denselben Positionen in den Wolken beobachtet. Die Spektrallinien von NH3 liegen bei einer Frequenz von 24.000 MHz. Den Messungen zufolge variiert das Verhältnis von NH3 zu ND3 in den Molekülwolken zwischen 1600 und 3400. Diese Werte sind viel zu niedrig für eine Produktion durch Oberflächenreaktionen; ND3 wird also offenbar durch Gasphasenreaktionen gebildet.

"Die Deuterium-Anreicherung im interstellaren Medium muss schon sehr effizient sein, um soviel ND3 zu erzeugen, wie wir es gefunden haben", sagt Peter Schilke. Es sei erstaunlich, dass es überhaupt aufgespürt wurde, da bisher niemand mit der Existenz von dreifach "deuteriertem" Ammoniak im Weltraum gerechnet habe.

******* Neben Floris van der Tak und Peter Schilke vom MPIfR sind an diesem Projekt beteiligt: Darek Lis und Tom Phillips vom California Institute of Technology, Holger Müller von der Universität zu Köln sowie Maryvonne Gerin und Evelyne Roueff vom Observatoire de Paris. Eine finanzielle Unterstützung des Forschungsprojekts erfolgte über die National Science Foundation (NSF), USA, und die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Dr. Floris van der Tak
Tel.: 0228/525-273
Fax: 0228/525-229
E-Mail: vdtak@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Peter Schilke
Tel.: 0228/525-392
E-Mail: pschilke@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Norbert Junkes
Fax: 02257/301-105
E-Mail: njunkes@mpifr-bonn.mpg.de

alle Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn

Dr. Bernd Wirsing | Presseinformation
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Deuterium Molekül Molekülwolke ND3

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie
23.05.2018 | Universität Wien

nachricht Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien
23.05.2018 | Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics