Komplexe Kohlenstoff-Moleküle können auf der Oberfläche von Staubkörnern entstehen

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Bildquelle: D. Stolte / University Communications

Auf der Oberfläche von Staubkörnchen in der Umgebung sterbender Sterne können sich unter dem Einfluss hochenergetischer Strahlung extrem komplexe Kohlenstoffmoleküle bilden. Das zeigen Laboruntersuchungen, die ein Forscherteam aus den USA und Kanada mithilfe von Elektronenmikroskopen durchgeführt hat. Die Wissenschaftler können damit erstmals die bislang rätselhafte Entstehung von „Buckyballs“ – fußballförmigen Molekülen aus 60 Kohlenstoff-Atomen – im Weltall erklären. Auch andere, bislang nur im Labor erzeugte Kohlenstoff-Nanostrukturen könnten auf diese Weise im Kosmos entstehen, so die Forscher im Fachblatt „Astrophysical Journal Letters“.

„Die Anwesenheit von Wasserstoff sollte die Synthese von Buckyballs verhindern“, erläutert Jacob Bernal von der University of Arizona das bisherige Dilemma der Astronomen. Denn im Weltall gibt es pro Kohlenstoff-Atom etwa 10.000 Wasserstoff-Atome. Seit spektroskopische Beobachtungen Hinweise auf Buckyballs im interstellaren Gas lieferten, rätseln die Himmelsforscher daher, wie solche komplexen Kohlenstoff-Moleküle unter den extremen Bedingungen des Weltalls entstehen können.

Durch Zufall stießen Bernal und seine Kollegen darauf, dass sich mithilfe von Elektronenmikroskopen die Bedingungen im Weltall hervorragend nachbilden lassen. Denn die mikroskopische Abbildung mit Elektronen funktioniert nur in einem extremen Vakuum, wie es auch im All herrscht. Die Forscher bombardierten in einem Elektronenmikroskop Siliziumkarbid-Partikel, wie sie als Staubteilchen insbesondere in der Umgebung alternder roter Riesensterne vorkommen, unter hohen Temperaturen mit hochenergetischer Strahlung. Die Strahlung schlug Silizium-Atome aus der Oberfläche der Partikel heraus – zurück blieb Kohlenstoff, der Ringe und sphärische Strukturen bildete.

Hohe Temperaturen, Stoßwellen und hochenergetische Teilchenstrahlung in der Umgebung roter Riesen können also, so die Schlussfolgerung von Bernal und seinen Kollegen, an der Oberfläche von Staubkörnchen komplexe Kohlenstoff-Moleküle wie Buckyballs produzieren. Der starke Sternwind dieser sterbenden Sterne transportiert die so entstandenen Moleküle dann in den interstellaren Raum, wo sie aufgrund ihrer hohen Stabilität für Jahrmilliarden überleben können. Und dass, so die Forscher, könnte auch für andere komplexe Kohlenstoff-Moleküle gelten, von denen man bislang annahm, dass sie sich lediglich künstlich im Labor herstellen lassen.

Quelle: doi.org/10.3847/2041-8213/ab4206

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