Forscher haben das erste Molekül des Universums neu erschaffen

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) haben das erste Molekül, das im Universum gebildet wurde, nachgebaut. Dies soll das Verständnis über die frühe Phase vor über 13 Milliarden Jahren vertiefen.

Heliumhydrid machte den Anfang

Die Wissenschaftler aus Heidelberg haben einen bedeutenden Durchbruch im Verständnis der frühen Phase unseres Universums erzielt. In einem hochmodernen Labor gelang es ihnen, das erste jemals gebildete Molekül - das Heliumhydrid-Ion (HeH⁺) - unter extremen Bedingungen nachzubilden, wie sie kurz nach dem Urknall vor über 13 Milliarden Jahren herrschten.

Schon wenige Sekunden nach dem Urknall entstanden die ersten Elemente, vor allem Wasserstoff und Helium - allerdings erst einmal nur als Atomkerne in einem Plasma. Erst Jahrhunderte später, nach der sogenannten Rekombination, konnten sich neutrale Atome und schließlich einfache Moleküle bilden. Das Heliumhydrid-Ion war dabei das erste Molekül, das sich bildete - und es spielte offenbar eine zentrale Rolle in der Geschichte der Sternentstehung.


Die Heidelberger Forscher konnten in ihrem Experiment zeigen, dass HeH⁺ eine entscheidende Funktion bei der Abkühlung des frühen Universums hatte. Diese Abkühlung war notwendig, damit sich die ersten Sterne überhaupt formen konnten. Denn bevor die Kernfusion in den ersten Protosternen zünden konnte, mussten heiße Gaswolken genügend Wärme abgeben. Moleküle wie HeH⁺ halfen dabei, indem sie Energie in Form von Strahlung abstrahlten - effizienter als Wasserstoffatome allein.

Altes widerlegt

Das Besondere an der neuen Studie: Die Wissenschaftler simulierten in einem kryogenen Speicherring, dem sogenannten Cryogenic Storage Ring (CSR), Reaktionen zwischen HeH⁺-Ionen und Deuteriumatomen. Sie fanden heraus, dass diese Reaktion - anders als bisher angenommen - auch bei sehr niedrigen Temperaturen fast unverändert schnell abläuft. Frühere Modelle hatten eine deutlich geringere Reaktivität vorhergesagt. Die neuen Messdaten, unterstützt durch aktualisierte theoretische Berechnungen, widersprechen diesen alten Annahmen deutlich.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Heliumhydrid-Ion in der Frühphase des Universums viel häufiger und wirksamer chemisch aktiv war als bislang gedacht - ein Befund, der unser Verständnis von der Entstehung der ersten Sterne grundlegend verändern könnte. So rückt ein weiteres Puzzleteil im Bild der kosmischen Evolution an seinen Platz.


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