Schwerer Wasserstoff bringt Theorien ins Wanken

In unserer Milchstraße existiert erheblich mehr schwerer Wasserstoff (Deuterium) als bislang von den Astronomen vermutet. Das zeigen neue Beobachtungen mit dem amerikanischen Satelliten FUSE.

Boulder (USA) - Die demnächst im Fachblatt "Astrophysical Journal" veröffentlichten Messergebnisse könnten nach Ansicht der Forscher eine radikale Erneuerung der Theorien über die Entstehung von Sternen und Galaxien erfordern.

"Seit den 1970er Jahren waren wir nicht in der Lage zu erklären, warum Deuterium [in der Milchstraße] so ungleichmäßig verteilt ist", erläutert Jeffrey Linsky von der University of Colorado in Boulder, der die Beobachtungen leitete. "Die Antwort, die wir nun gefunden haben, ist ebenso beunruhigend wie aufregend." Deuterium enthält im Gegensatz zu normalem (leichtem) Wasserstoff im Atomkern zusätzlich zum Proton ein Neutron. Schwerer Wasserstoff ist nach heutigen Erkenntnissen ausschließlich beim Urknall entstanden und wird in Sternen durch Kernfusion zu Helium verbrannt. Messungen vor 35 Jahren zeigten, dass Deuterium in unserer Milchstraße extrem ungleichmäßig verteilt ist -- ein Umstand, für den die Astronomen bislang keine Erklärung hatten.

Vor drei Jahren entwickelte Bruce Draine von der Princeton University ein Modell, nach dem Deuterium sich bevorzugt an interstellare Staubkörner anlagert. Die neuen Beobachtungen mit FUSE scheinen nun dieses Modell zu bestätigen. "Überall, wo wir hohe Konzentrationen von Staub sehen, finden wir mit FUSE niedrige Konzentrationen von Deuterium", so Linsky, "und dort wo wenig Staub ist, messen wir viel Deuterium."

Dies erklärt zwar die ungleichmäßige Verteilung des schweren Wasserstoffs, doch es bedeutet zugleich, dass es viel mehr Deuterium in der Milchstraße gibt, als bislang angenommen. Die Theorie sagt voraus, dass mindestens ein Drittel des ursprünglich in der Milchstraße vorhandenen Deuteriums inzwischen in Sternen verbrannt sein sollte. Doch die FUSE-Messungen zeigen, dass der heutige Wert der Deuteriumdichte nur 15 Prozent niedriger ist als der ursprüngliche Wert. "Es muss also entweder erheblich weniger Deuterium in Helium und andere schwerer Elemente umgewandelt worden sein -- oder es muss im Verlauf der Zeit erheblich mehr Deuterium in die Milchstraße geströmt sein als wir denken", so Linsky. "In jedem Fall müssen wir unsere Modelle von der Entwicklung der Milchstraße erheblich revidieren."