WikiDer > Astrochemie

Teil einer Artikelserie über Astronomie
Sternentstehung in dem Orionnebel
--- Allgemeines ---
Finsternis · Exoplanet · Universum · Himmelskörper · Größe · Messier · Urknall · Supernova · Galaxis · Teleskop
––– Objekte und Phänomene –––
Dunkle Materie · Gammastrahlenausbruch · Komet · Mond · Nebel · Neutronenstern · Planet · Quasar · Rotverschiebung · Star · Schwarzes Loch
––– Fachgebiete –––
Archäoastronomie - Astrobiologie · Astrochemie · Astroteilchenphysik - Astrophysik · Astrometrie · Gammaastronomie - Infrarot-Astronomie - Kosmologie · Planetologie · Radioastronomie - Röntgenastronomie - Submillimeter-Astronomie
Portal Astronomie

Das Astrochemie ist ein Feld, das Forschung zu den Fülle an Elementen, das chemische Reaktionen die in der perform Universum und das resultierende Verbindungen und Ionen. Es bildet einen überlappenden Bereich der Chemie und Astronomie. Das Studium der Fülle von Elementen und Isotope in dem Sonnensystem wird auch genannt Kosmochemie während das Studium interstellarer Materie (Atome und Moleküle) und deren Wechselwirkung mit elektromagnetische Strahlung ebenfalls Molekulare Astrophysik wird genannt. Beide Forschungsgebiete werden jedoch in der Regel unter der Astrochemie zusammengefasst. Von besonderem Interesse in der Astrochemie ist die Entstehung, chemische Zusammensetzung und Evolution der molekulare Gaswolken (jetzt sofort Dichte von etwa 100 bis 10⁶ Moleküle pro Kubik Zentimeter), denn aus diesen Wolken Sterne gebildet einbiegen in.

Ursprünglich wurde vorhergesagt, dass es aufgrund der extrem geringen Dichte der interstellaren Gaswolken keine chemische Reaktionen stattfinden könnte. Heute ist bekannt, dass in diesen Wolken Hunderte von Molekülarten vorhanden sind, die zahlreiche chemische Reaktionen eingehen können.

Bedeutung der Spektroskopie

Von besonderem Interesse in der Astrochemie ist die Spektroskopie (insbesondere das Mikrowellenspektroskopie), das Studium der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Atomen und Molekülen. Teleskope werden verwendet, um die Absorption und Emission von Licht in verschiedenen astronomischen Objekten zu untersuchen, da es unmöglich ist, von diesen Objekten Proben zu nehmen. Durch die Kombination astronomischer Beobachtungen mit Laborexperimenten können Astrochemiker die chemische Zusammensetzung, die Elementhäufigkeit und Temperatur von Sterne und interstellare Materie bestimmen. Durch Aufnahme von Absorptions- und Emissionsspektren kann festgestellt werden, welche Elemente zu einem bestimmten kosmologischen Objekt gehören. Das erste auf diese Weise entdeckte mehratomige Element organisches Molekül war mal Formaldehyd (in interstellarer Materie).

Nachweis interstellarer Materie

Die exquisiteste Technik für die Erkennung einzelner Moleküle, die Radioastronomie und der (Sub-)Millimeter-Astronomie, die zur Entdeckung von Hunderten von interstellaren Atom- und Molekülarten geführt hat, darunter Ionen, Radikale und organische Verbindungen (wie Alkohole, organische Säuren, Aldehyde und Ketone).

Eines der häufigsten interstellaren Moleküle ist Kohlenmonoxid (CO). Das Molekül ist - wegen der großen elektrisches Dipolmoment - leicht erkennbar mit Radiowellen. Kohlenmonoxid ist so reichlich vorhanden, dass sein Vorkommen verwendet wird Molekülwolken zu kartieren. Andere Moleküle werden nur in den dichtesten Kernen dieser Wolken nachgewiesen, wo Sternentstehung auftritt oder gefunden werden kann.

Darüber hinaus ist der Nachweis interstellarer Glycin von großer Bedeutung, weil es am einfachsten ist Aminosäure ist. Diese Entdeckung ist jedoch umstritten, da Radiowellen gegenüber komplexeren Molekülen mit einem weniger ausgeprägten Dipolmoment (wie den Aminosäuren) weniger empfindlich sind. Radiowellen sind gegenüber Molekülen ohne permanentes Dipolmoment völlig unempfindlich, wie z Methan oder Kohlendioxid.

Wasserstoffgasdetektion

Das am häufigsten vorkommende Molekül im Universum ist molekular Wasserstoffgas (H₂). Da es kein Nettodipolmoment hat, ist es für Funkwellen nicht nachweisbar. Da Molekülwolken sehr kalt sind (normalerweise in der Größenordnung von 10 bis 50 to k), ist ein Teil der Molekülspezies eingeschlossen kosmischer Staub. Atomares Wasserstoffgas kann jedoch mit elektromagnetischer Strahlung von kürzeren Wellenlängen. So kann es leicht erkannt werden mit ultraviolett und sichtbares Licht durch seine Absorption und Emission (sog. Wasserstoff-Spektrallinie). Auf der Grundlage von a Wasserstoffspektrum kann festgestellt werden, ob Wasserstoffgas vorhanden ist, während die Intensität der Atomlinien ist ein Maß für die Häufigkeit:

Die vier sichtbaren Spektrallinien des Wasserstoffemissionsspektrums im Balmer-Serie

Atomares Wasserstoffgas kann auch gemessen werden bei Funkwellenlängen in dem 21cm Linie.

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe

Die meisten organischen Verbindungen absorbieren und emittieren Licht im Infrarotbereich. Darüber hinaus haben astronomische Beobachtungen mit Infrarotstrahlung gezeigt, dass interstellare Materie teilweise aus komplexen gasförmigkohlenstoffhaltig Moleküle, die polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. Sie gelten als die am häufigsten vorkommende Gruppe kohlenstoffhaltiger Verbindungen im Universum. Sie treten beispielsweise auch auf in Meteoriten und Staub von Komm essen und Asteroiden. Darüber hinaus enthalten diese Verbindungen sowie Aminosäuren Nukleobasen, Fullerene und andere in Meteoriten gefundene Verbindungen, Deuterium und Isotope aus Kohlenstoff, Stickstoff- und Sauerstoff die auf der sehr selten sind Boden. Es wird angenommen, dass sich die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe in der heißen Umgebung von Sternen bilden.

Zusammensetzung fester Materialien

Infrarotspektroskopie hat auch dazu beigetragen, die Zusammensetzung fester Materialien im interstellaren Medium (der kosmischer Staub), wie Silikate, kerogenartig Kohlenstoffverbindungen, Magnesium- und eisenhaltig Partikel und Eis. Dieses Eis besteht jedoch nicht nur aus Wasser, sondern auch aus Kohlendioxid, Methan, Methanol, Ameisensäure und Ammoniak. Sichtbares Licht wird verstreut oder von feinen Feststoffpartikeln absorbiert, während das Infrarotlicht durch diese mikroskopischen Partikel dringen kann. Die Größe dieser Partikel variiert zwischen 0,01 und 0,5 µm. IR-Beobachtungen haben gezeigt, dass diese Teilchen in hochdichten Molekülwolken sozusagen beschichtet mit Eis sein.

Literatur und Veröffentlichungen

• E.L.O. backt (1997) - Die astrochemische Evolution des interstellaren Mediums, Doppelpresse, Vledder - ISBN 90-5598-003-X
• P. Ehrenfreund & S. Charnley (2000) - Organische Moleküle im interstellaren Medium, Kometen und Meteoriten: Eine Reise von dunklen Wolken zur frühen Erde, Ann. Rev. astr. Ap. 38, s. 427
• E. F. van Dishoeck & M. R. Högeheide - Modelle und Beobachtungen der Chemie in der Nähe junger stellarer Objekte, Origins of Stars and Planetary Systems, Hrsg. C. J. Lada & N. Kylafis, NATO-ASI (Kluwer)