Das Verhalten von Sternenstaub neu erforschen
Galaxien wie die Milchstraße enthalten oft Milliarden Sterne. Zwischen diesen Sternen befindet sich das interstellare Medium, das Materie wie Gas und Staub enthält. „Das Material, aus dem das interstellare Medium besteht, ist nicht einheitlich“, erklärt AstroSsearch-Projektkoordinatorin Amanda Steber von der Universität Valladolid in Spanien. „Je nach Stadium der galaktischen Entwicklung variieren Temperatur und Dichte.“ Die Analyse der chemischen Zusammensetzung des interstellaren Mediums könnte daher von entscheidender Bedeutung sein, um besser zu verstehen, wie es sich entwickelt hat. „In der Wissenschaft könnten damit einige grundlegende Fragen beantwortet werden“, bemerkt Steber. „Es ist möglich, dass die Ursprünge des irdischen Lebens aus dem interstellaren Mediums zur Erde transportiert wurden.“
Analyse des interstellaren Mediums
Ein Hauptziel des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts AstroSsearch war die Ausarbeitung neuer Laborverfahren zur besseren Analyse des interstellaren Mediums. „Wir wissen, dass Schwefel, ein für das Leben wichtiges Molekül, ein reichlich vorhandenes Element im interstellaren Mediums ist“, kommentiert Steber. „Schwefel kann jedoch schwierig zu bearbeiten und zu untersuchen sein.“ Sie machte sich daher auf die Suche nach Möglichkeiten, mittels Radioastronomie den astronomischen Datensätzen nach Schwefel zu suchen. Eine zweite chemische Zielverbindung waren polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. „Diese entstehen aus Kohlenstoff und Wasserstoff“, fügt Steber hinzu. „Es wird angenommen, dass sie für die Bildung von Eiskörnern und die Katalyse größerer Moleküle wichtig sind.“ Genau wie bei Schwefel ist es jedoch schwierig, sie im interstellaren Mediums nachzuweisen.
Galaxien im Labor nachbilden
Steber verwendete ein Verfahren namens Breitband-Rotationsspektroskopie sowie eine Schubdüse, um zu versuchen, Moleküle zu erzeugen, die im interstellaren Medium zu finden sind. Ihr Ziel war es, Bedingungen zu schaffen, um die Bildung von schwer zu findenden Verbindungen zu untersuchen und ihre Ergebnisse mit astronomischen Analysen zu vergleichen. „Wir nahmen unsere Zielmoleküle und setzten ihnen eine Menge Energie zu, um sie aufzubrechen“, fügt sie hinzu. „Die Moleküle hatten dann einige Zeit, um mit anderen Molekülen in Kontakt zu kommen und sich auf eine Weise zu rekombinieren, die in einer normalen Laborumgebung nicht möglich gewesen wäre.“ Nach der Bildung neuer Moleküle regte Steber diese mit Mikrowellen an. „Sobald sie angeregt sind, senden sie Photonen aus, die wir im Labor sammeln. So können wir den ‚Fingerabdruck‘ jedes der von uns geschaffenen Moleküle bestimmen.“ Der letzte Schritt bestand darin, diese im Labor erzeugten Fingerabdrücke mit Analysen des interstellaren Mediums zu vergleichen. „Wenn wir in der Lage sind, diese Fingerabdrücke mit astronomischen Analysen abzugleichen, dann können wir bestätigen, dass diese Moleküle im Weltraum zu finden sind“, so Steber.
Neue Verbindungen erzeugen und Experimente durchführen
Der Erfolg dieses bahnbrechenden Laborverfahrens hat es Steber und ihrem Team ermöglicht, neue Verbindungen zu entwickeln und Experimente durchzuführen, die mit herkömmlichen Chemielaboreinrichtungen nicht möglich gewesen wären. Zu den nächsten Schritten könnte die Aufrüstung der vorhandenen Laborinstrumente gehören, um Messungen bei höheren Frequenzen umsetzen zu können. So könnten sich Stebers Laborexperimente noch stärker mit astronomischen Beobachtungen überschneiden. „Ein weiterer Schritt wäre die Verwendung von Datensätzen aus Interferometern – einer Gruppierung von Teleskopen, die uns räumliche Informationen über die Position eines Moleküls in einem bestimmten Bereich des Weltraums liefern – um die chemischen Vorgänge in verschiedenen Bereichen des Weltraums zu entschlüsseln“, schließt sie.
Schlüsselbegriffe
AstroSsearch, Galaxien, Milchstraße, Sterne, Weltraum, interstellares Medium, Spektroskopie