Nur so viel war bisher klar: Die Geburt eines Sterns dauert länger als es moderne Menschen auf der Erde gibt. Wie lange genau, das hat jetzt ein Team unter Leitung von Wissenschaftlern der Universität zu Köln mit Hilfe des GREAT-Instruments an Bord der fliegenden Sternwarte SOFIA bestimmt. SOFIA ist das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA. Die Forschungsarbeit wurde am 17. November 2014 in der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlicht.

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Spektrometer GREAT (German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies) 

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Für ihre Untersuchungen wählten die Wissenschaftler die Sternentstehungsregion IRAS 16293-2422 im Sternbild Ophiuchus, das sich rund 400 Lichtjahre entfernt von der Erde befindet. Das erstaunliche Ergebnis: Mindestens eine Million Jahre dauert die Entstehung von Sternen - sehr viel länger, als die bisherigen Theorien vermuten ließen. Diese Modelle gilt es nun zu überprüfen. "Das Leben, wie wir es kennen, ist eng an die Entstehung von Sternen und Planetensystemen gekoppelt. Daher ist der genaue Prozess der Sternentstehung auch von fundamentaler Bedeutung, um die Entwicklung von Leben auf der Erde zu erforschen", betont Alois Himmes, SOFIA-Projektleiter des DLR. "SOFIA besitzt mit seinen modernen Instrumenten die besten Voraussetzungen, um in den kommenden Jahren weitere bahnbrechende Erkenntnisse zu liefern."

Wasserstoffmoleküle dienen als "chemische Uhr"

Für die Altersbestimmung setzten die Wissenschaftler eine neue Methode ein, für die sie Daten des Empfängers GREAT (German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies) auf SOFIA mit solchen des APEX-Teleskops in Chile kombinierten. Als Zeitmesser verwendeten sie dabei verschiedene Formen von Wasserstoff. Konkret beobachtet wurde dazu der Wasserstoff in Form des ortho und para H2D+-Ions. Das Verhältnis dieser beiden Varianten zueinander verändert sich mit zunehmender Zeitdauer der Sternentstehung auf charakteristische Weise. Die Wissenschaftler können die Konzentration der Moleküle also wie eine Art chemischer Uhr lesen.

APEX lieferte die Daten zum ortho-Wasserstoff, GREAT zeichnete die Spektrallinien der para-Wasserstoff-Variante auf. Vor allem letztere sind auf der Erde schwer zu messen, da die Atmosphäre diese Strahlung fast völlig absorbiert: "Der erste eindeutige Nachweis war nur möglich durch die einzigartigen Qualitäten unseres GREAT-Instruments an Bord des Flugzeug-Observatoriums SOFIA", sagt Jürgen Stutzki, dessen Forschungsabteilung an der Universität zu Köln am Bau von GREAT maßgeblich beteiligt war.

Die Forschungsarbeit, an der auch Wissenschaftler der Universität Helsinki sowie der beiden Max-Planck-Institute für Radioastronomie in Bonn und für extraterrestrische Physik in Garching beteiligt waren, wurde am 17. November 2014 in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlicht, das Printmagazin wird am 4. Dezember erscheinen.

Quelle: DLR