Größte Moleküle des Alls entdeckt

Astronomen haben zum ersten Mal im Weltraum Fullerene, kugelförmige Moleküle aus 60 Kohlenstoffatomen, nachgewiesen. Die überraschend in einem planetaren Nebel entdeckten „Nanofußbälle“ sind damit die größten jemals im Weltraum nachgewiesen Moleküle, so die Forscher in „Science“. Der Fund hat auch deshalb Bedeutung, weil solche Kohlenstoffverbindungen wichtige Mitspieler in zahlreichen chemischen und physikalischen Prozessen sind.

Buckminster-Fullerene sind kugelförmige Moleküle aus 60 Kohlenstoffatomen, die einer Art Nanofußball gleichen. Wie bei diesem bilden die Atome abwechselnd Sechs- und Fünfecke, um die Hohlkugel zu formen. Vor rund 25 Jahren im Labor erstmals erzeugt, kommen diese Moleküle auch in kerzenruß, bestimmten Gesteinsformationen und in Meteoriten vor. Es gibt zudem schon lange die Vermutung, dass diese Moleküle auch im Weltraum vorkommen könnten. Denn die Fullerene entstanden im Labor unter Bedingungen, wie sie in der Atmosphäre alter, kohlenstoffreicher Riesensterne herrschen. Im All nachgewiesen werden konnten sie bisher jedoch nie – bis jetzt.

Überraschende Entdeckung im Planetaren Nebel

Ein Forscherteam um Jan Cami von der Universität von Western Ontario in Kanada und dem SETI Institute in Mountain View, Kalifornien hatte mit Hilfe des Weltraumteleskops Spitzer den Planetaren Nebel Tc 1beobachtet. Planetare Nebel sind Relikte von sonnenähnlichen Sternen, die am Ende ihres Lebens ihre äußeren Hüllen abschleudern und zu einem Weißen Zwerg werden. Die ausgeschleuderten Gase und Staubwolken werden von der intensiven Strahlung des Weißen Zwergs erhitzt und bleiben als leuchtender Nebel erhalten.

Spektralsignaturen der entdeckten Fullerene © NASA/ JPL-Caltech/ University of Western Ontario

Als die Forscher die spektralen Signaturen des Nebels im Infrarotbereich analysierten, stießen sie unerwartet auf die charakteristischen Spuren von Fullerenen. Um ganz sicher zu sein, verglichen die Astronomen ihre Daten noch einmal mit den in Labormessungen erlangten Spektren der Moleküle. Die Signaturen stimmten überein. „Diese Entdeckung hatten wir nicht geplant“, erklärt Cami. “Aber als wir diese kolossalen Signaturen sahen, wussten wir sofort, dass wir da eines der meist gesuchten Moleküle des Alls vor uns hatten.“

Richtige Zeit, richtiger Ort

Die Entdeckung war nicht nur eine Sensation, sie ist auch ein echter Glücksfall. Denn das Spitzer-Spektroskop konnte die Moleküle nur deshalb erfassen, weil sie etwa auf Raumtemperatur abgekühlt waren und damit im idealen Bereich für Infrarotspektren lagen. Hätte die Beobachtung hundert Jahre später erfolgt, wären die „Nanofußbälle“ bereits zu kalt gewesen und hätten keine Spuren mehr hinterlassen. Nach Ansicht der Astronomen könnten die Fullerene in der Gashülle des alten Sterns entstanden und dann mit der Hülle ausgeschleudert worden sein.

Größte Moleküle des Alls

Neben den klassischen runden Buckminster-Fullerenen aus 60 Kohlenstoffatomen stießen die Astronomen in den Spektraldaten auch auf Signaturen einer eher elliptischen Variante der Fullerene aus 70 Kohlenstoffatomen. „Wir fanden damit die größten, bisher bekannten Moleküle im All“, so Cami. „Das ist vor allem deshalb so spannend, weil die einzigartige Eigenschaften haben, die sie zu wichtigen Mitspielern für alle möglichen Arten von physikalischen und chemischen Prozessen im Weltraum machen.“

Sir Harry Kroto, der 1996 gemeinsam mit Bob Curl und Rick Smalley den Nobelpreis in Chemie für die Entdeckung der Fullerene erhielt, kommentiert den Fund: „Diese aufregende Durchbruch liefert überzeugende Belege dafür, dass die Fullerene, wie ich es schon lange vermutet habe, seit ewigen Zeiten in den dunklen Ecken unserer Galaxie existieren.“

(NASA, 26.07.2010 – NPO)