Aufatmen: Herschel findet Sauerstoffmoleküle

In einem Zentrum der Sternentstehung, dem Orionnebel, hat das am 14. Mai 2009 gestartete europäische Weltraumteleskop Herschel Sauerstoffmoleküle gefunden. Zum ersten Mal gelang ein vermutlich zweifelsfreier Nachweis von Sauerstoffmolekülen in den Tiefen des Alls.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA.

ESA/C. Carreau
Herschel im All – Illustration
(Bild: ESA/C. Carreau)

Dass atomarer Sauerstoff in wärmeren Regionen im Weltraum vorkommt, weiß man schon länger. Die Suche nach Sauerstoffmolekülen blieb bis zu Herschels jüngster Entdeckung im Wesentlichen erfolglos.

Bereits der Submillimetre Wave Astronomy Satellite der US-amerikanischen Weltraumbehörde (NASA) und der schwedische Satellit Odin hatten nach molekularem Sauerstoff gesucht und mussten ein dramatisch geringeres Auftreten der Moleküle als erwartet feststellen.

Für Modellrechnungen wirft in ungewöhnlich geringeren Mengen vorliegender molekularer Sauerstoff Probleme auf. Es stellt sich daher die Frage, auf welche Weise sich die unterstellten Mengen Sauerstoff in kalten Wolken verbergen. Ein Erklärungsversuch besagt, dass Sauerstoffatome auf kleinsten Staubpartikeln festfrieren, und schließlich als Teil von Wassereis für die Messtechnik, die auf der Suche nach Sauerstoff eingesetzt wird, nicht mehr sichtbar ist. Sollte sich diese Erklärung als zutreffend erweisen, müsste es in wärmeren Regionen des Kosmos wieder zur Freisetzung von nachweisbarem molekularen Sauerstoff kommen, wenn das Eis sich verflüchtigt.

Nach dem freigesetzten Sauerstoff zu suchen, setzte sich Dr. Paul Goldsmith, ein Herschel-Projektwissenschaftler von NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) im kalifornischen Pasadena, zusammen mit einer internationalen Wissenschaftlergruppe zum Ziel. Sie benutzen Herschels im fernen Infrarotbereich arbeitendes Instrument HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared), um den Orion-Nebel zu durchmustern, da sie annahmen, dass bei der Sternentstehung Gas und Staub in der Umgebung aufgewärmt werden müsste.

ESA/NASA/JPL CAltech
molekularer Sauerstoff im Orion-Nebel – Illustration
(Bild: ESA/NASA/JPL CAltech)

Unter Einsatz der drei unterschiedlichen Arbeitsfrequenzen von HIFI gelang es, im untersuchten Gebiet einen Anteil von molekularem Sauerstoff von einem Molekül auf eine Millionen Wasserstoffmoleküle zu ermitteln. Dr. Paul Goldsmith teilte mit, dass nun nachvollziehbar ist, warum zumindest ein Teil des unterstellten molekularen Sauerstoffs nicht unmittelbar sichtbar ist, auch wenn man keine sehr großen Mengen der Moleküle gefunden habe, und berichtete, dass man die speziellen Eigenheiten der Stellen, an denen molekularer Sauerstoff messbar ist, noch nicht genau kenne.

Sauerstoff in seinen unterschiedlichen Formen ist das dritthäufigste Element im Universum und ein maßgeblicher Bestandteil unseres Planeten. Er befindet sich in der Atmosphäre der Erde, in Ozeanen und im Gestein, und ist existentiell für unser Leben, da wir ihn in molekularer Form zum Atmen benötigen.

Auch wenn die Suche nach molekularem Sauerstoff im Weltraum weitergehe, stellen die von Herschel gelieferten Ergebnisse einen Durchbruch dar, glaubt der Herschel-Projektwissenschaftler Göran Pilbratt von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Seiner Meinung nach ist Herschel im Verlauf seiner weiteren Mission aufgrund seiner außerordentlichen Fähigkeiten in der Lage, Antworten auf noch offene Fragen zu liefern.

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