Wasserstoff-Fingerabdruck als Wissensspeicher der Astrophysik

Forschende der Universität Kassel erstellen ein lückenloses spektroskopisches Profil von molekularem Wasserstoff. Das spektroskopische Gesamtbild ermöglicht es der Astrophysik künftig, Vorgänge im Weltall genauer zu untersuchen. Die Universität zeigt dieses Projekt und seine Möglichkeiten aktuell im “Wissensspeicher” in der Kasseler Innenstadt. Eine Pressemitteilung der Universität Kassel.

Quelle: Universität Kassel 2. August 2022.

Prof. Dr. Arno Ehresmann vor der PhexPhem-Karte der Wasserstoff-Spektren. (Bild: Universität Kassel)

2. August 2022 – Moleküle wechselwirken mit Licht, auch im Universum. Deren Signale, sogenannte Emissions-Spektren, können wir auf der Erde mit Teleskopen empfangen und auswerten. Ein zentrales Forschungsobjekt der Astronomie ist das Wasserstoffmolekül: Mit Daten seiner auf der Erde empfangenen Spektren können zum Beispiel die Entstehung und Entwicklung von Sternen, die Atmosphären von Planeten und verschiedene astrochemische Prozesse untersucht werden.

Doch um die Daten aus dem All auswerten zu können, muss man den Wasserstoff erst einmal gut kennen.Forschende des Instituts für Physik und des Center for Interdisciplinary Nanostructure Science and Technology der Uni Kassel tragen deshalb systematisch die relevanten Daten über die grundlegenden Eigenschaften des Wasserstoffmoleküls zusammen. Ihre experimentelle Methode und erste Ergebnisse haben sie im Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics vorgestellt, u.a. auch eine neuartige Darstellung der Spektren als zweidimensionale Karte, die die Orientierung im komplexen Wasserstoff-Emissionsspektrum erheblich vereinfacht.

In den Experimenten regten die Forschenden molekularen Wasserstoff mit monochromatischer Synchrotronstrahlung an, um ihn in verschiedene energetischen Zustände zu bringen. Die darauf folgende Lichtemission zeichneten sie auf, und zwar im gesamten Bereich der vakuumultravioletten und fernen ultravioletten Strahlung. Etwa 20 000 Einzelspektren ergaben so die zweidimensionale sogenannte PhexPhem-Karte. Sie soll in Zukunft Astrophysikern und Astrophysikerinnen als Vergleichsgrundlage dienen, um Wasserstoff-Spektren aus dem All auswerten zu können – aus den jeweils empfangenen Daten können die Forschenden dann auf die Zustände schließen, die der Wasserstoff im Weltall eingenommen hatte, aber auch auf die Ursachen des den Wasserstoff anregenden Strahlungsfeldes.

„Diese Darstellung unserer Daten hat das Potenzial, in Standardlehrbücher der Molekülphysik einzugehen. Die PhexPhem-Karte ist ein Wissensspeicher im wahrsten Sinne des Wortes, mit denen Forschende auf der ganzen Welt arbeiten können, um die Details unseres Universums zu entschlüsseln“, beschreibt Prof. Dr. Arno Ehresmann, Leiter der Forschungsgruppe.

Das Forschungsprojekt der Gruppe um Ehresmann ist Teil des Wissensspeichers der Uni Kassel, (Königsgalerie, Eingang Florentiner Platz). Das Ausstellungsprojekt Wissensspeicher ist ein Schaufenster, das im documenta-Sommer die Vielfalt von Forschung und Lehre an der Universität Kassel zeigt. Für das Konzept greift die Transfer-Einrichtung der Universität UniKasselTransfer die Metapher der diesjährigen documenta fifteen auf: Lumbung – den indonesischen Begriff für einen gemeinschaftlich genutzten Reisspeicher, in dem die eingefahrene Ernte der Dorfgemeinschaft zur Verfügung gestellt und geteilt wird. „Das passt wunderbar zur Kernidee von Wissenschaft, neue Erkenntnisse und Innovationen zu schaffen, die sie dann mit der Gesellschaft teilt“, so Daniel Opper, Leiter von UniKasselTransfer.

Wissensspeicher der Universität
Vom 20. Juli bis 21. August in der Königsgalerie/am Florentiner Platz, Eintritt frei. Öffnungszeiten und weitere Informationen unter: www.uni-kassel.de/go/wissensspeicher.

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