Das Weltall hält manchen überraschenden Fund bereit. So haben Forscher vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in einer interstellaren Wolke erstmals schweres Methanol (CD3OD) nachgewiesen. Es gilt als Keimzelle komplexer organischer Moleküle und erlaubt Rückschlüsse darauf, wie Sterne und Planeten aus extrem kaltem interstellarem Gas und Staub entstehen.
Die Perseus-Molekülwolke befindet sich etwa 1000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Um mindestens einen der noch in ihr eingebetteten, sehr jungen Sterne gibt es eine seltene Form des organischen Alkohols Methanol. Diese ließ sich in der aktuellen Studie zum ersten Mal überhaupt im Weltraum nachweisen.
Methanol (CH3OH) – der einfachste organische Alkohol – spielt eine zentrale Rolle bei der Entstehung komplexer organischer Verbindungen im interstellaren Raum. Im Rahmen einer von Arnaud Belloche vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie geleiteten Studie haben Astronomen zum ersten Mal vollständig deuteriertes Methanol (CD3OD) im Weltall nachgewiesen. Bei diesem „schweren Methanol“ sind alle Wasserstoffatome durch Deuterium ersetzt. Damit lassen sich zentrale Vorhersagen chemischer Modelle testen.
Ein Schlüsselmolekül im kosmischen Cocktail
Bereits in sehr jungen Sternsystemen gibt es komplexe Moleküle wie Isopropanol. Experimente legen nahe, dass sie sich auf der Oberfläche von vereisten Staubkörnern bilden, noch bevor der Stern überhaupt leuchtet. Methanol nimmt dabei eine Schlüsselrolle ein: Es kann auf den Körnern langsam mit Atomen wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff zu immer größeren Verbindungen reagieren. Sobald der Stern zu leuchten beginnt und seine Umgebung erwärmt, werden die komplexen organischen Moleküle als Gas freigesetzt. Ab diesem Zeitpunkt lassen sich ihre Signaturen mit Teleskopen wie dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) beobachten, einem Verbund aus Radioteleskopen in der chilenischen Atacamawüste.
Um zu verstehen, welche Reaktionen und Prozesse für die Bildung komplexer Moleküle wichtig sind, benötigt man ein möglichst vollständiges Inventar der chemischen Verbindungen um sehr junge Sterne. Deuterierte Moleküle sind besonders interessant, weil sie nur unter extrem kalten Bedingungen entstehen, die typisch für die frühen Phasen der Sternentstehung sind. Im Zentrum steht Methanol: von der häufigen Grundform mit normalem Wasserstoff, über die selteneren ein- bis mehrfach deuterierten Formen, bis hin zur vollständig deuterierten Form. Hier klaffte bisher eine Beobachtungslücke.
Die Forschenden beobachteten im Rahmen des Alma-Programms Compass (Complex Organic Molecules in Protostars with Alma Spectral Surveys) elf junge Sternsysteme. Unter ihnen ist der Protostern IRAS4A2, der sich rund 1.000 Lichtjahre entfernt in der Perseus-Molekülwolke befindet. Hier hat das Team nun erstmals die eindeutige Signatur von vollständig deuteriertem Methanol (CD₃OD) nachgewiesen. Es handelt sich zudem um die erste Beobachtung eines vierfach deuterierten interstellaren Moleküls überhaupt.
„Die Deuterierung ermöglicht es uns, die chemische Entwicklung von Molekülen während der Entstehung von Sternen und Planeten nachzuverfolgen“, erklärt Silvia Spezzano, Forschungsgruppenleiterin am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und Co-Autorin der aktuellen Studie. „So können wir ihre Chemie verstehen und letztlich auch, wie molekulare Komplexität von interstellaren Wolken auf Planetensysteme übertragen wird.“
Theoretische Modelle passen nicht zum experimentellen Nachweis
Das Team konnte nicht nur die Existenz von CD3OD um IRAS4A2 belegen, sondern sogar die Häufigkeiten der verschiedenen Methanol-Varianten bestimmen. Dabei zeigt sich, dass die vollständig deuterierte Form etwa hundertmal häufiger vorkommt als theoretisch vorhergesagt. Keines der verfügbaren chemischen Modelle ist momentan in der Lage, diesen großen Anteil an CD3OD zu erklären. „Ein entscheidender Prozess, der die Bildung von mehrfach deuteriertem Methanol vorantreibt, scheint folglich in allen von ihnen zu fehlen“, erläutert Studienleiter Dr. Arnaud Belloche.
In den Daten von IRAS4A2 steckt sogar noch mehr: Es gibt unidentifizierte Spektrallinien. Angesichts der Detektion von CD3OD erwarten die Astronomen, dass einige dieser Linien von den mehrfach deuterierten Formen von Methanol, CH2DOD und CHD2OD, stammen könnten. An den entsprechenden Labordaten, die für einen sicheren Nachweis noch fehlen, wird bereits gearbeitet. „Am Zentrum für Astrochemische Studien am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik führen wir ein systematisches Laborprogramm durch, um die Spektren von deuterierten komplexen organischen Molekülen, darunter CH2DOD und CHD2OD, zu untersuchen“, berichtet Spezzano. Studienleiter Belloche ergänzt: „Hier zeigt sich, wie wichtig das Zusammenspiel zwischen Beobachtung, Experiment und Modellierung ist.“ Zeitgleich mit der aktuellen Studie werden noch sechs weitere veröffentlicht, die im Rahmen von Compass entstanden sind. Gemeinsam werfen sie ein Schlaglicht auf die Vielfalt komplexer organischer Moleküle im Weltraum.
Stand: 08.12.2025
Es ist für uns eine Selbstverständlichkeit, dass wir verantwortungsvoll mit Ihren personenbezogenen Daten umgehen. Sofern wir personenbezogene Daten von Ihnen erheben, verarbeiten wir diese unter Beachtung der geltenden Datenschutzvorschriften. Detaillierte Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.
Einwilligung in die Verwendung von Daten zu Werbezwecken
Ich bin damit einverstanden, dass die Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planckstr. 7-9, 97082 Würzburg einschließlich aller mit ihr im Sinne der §§ 15 ff. AktG verbundenen Unternehmen (im weiteren: Vogel Communications Group) meine E-Mail-Adresse für die Zusendung von redaktionellen Newslettern nutzt. Auflistungen der jeweils zugehörigen Unternehmen können hier abgerufen werden.
Der Newsletterinhalt erstreckt sich dabei auf Produkte und Dienstleistungen aller zuvor genannten Unternehmen, darunter beispielsweise Fachzeitschriften und Fachbücher, Veranstaltungen und Messen sowie veranstaltungsbezogene Produkte und Dienstleistungen, Print- und Digital-Mediaangebote und Services wie weitere (redaktionelle) Newsletter, Gewinnspiele, Lead-Kampagnen, Marktforschung im Online- und Offline-Bereich, fachspezifische Webportale und E-Learning-Angebote. Wenn auch meine persönliche Telefonnummer erhoben wurde, darf diese für die Unterbreitung von Angeboten der vorgenannten Produkte und Dienstleistungen der vorgenannten Unternehmen und Marktforschung genutzt werden.
Meine Einwilligung umfasst zudem die Verarbeitung meiner E-Mail-Adresse und Telefonnummer für den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern wie z.B. LinkedIN, Google und Meta. Hierfür darf die Vogel Communications Group die genannten Daten gehasht an Werbepartner übermitteln, die diese Daten dann nutzen, um feststellen zu können, ob ich ebenfalls Mitglied auf den besagten Werbepartnerportalen bin. Die Vogel Communications Group nutzt diese Funktion zu Zwecken des Retargeting (Upselling, Crossselling und Kundenbindung), der Generierung von sog. Lookalike Audiences zur Neukundengewinnung und als Ausschlussgrundlage für laufende Werbekampagnen. Weitere Informationen kann ich dem Abschnitt „Datenabgleich zu Marketingzwecken“ in der Datenschutzerklärung entnehmen.
Falls ich im Internet auf Portalen der Vogel Communications Group einschließlich deren mit ihr im Sinne der §§ 15 ff. AktG verbundenen Unternehmen geschützte Inhalte abrufe, muss ich mich mit weiteren Daten für den Zugang zu diesen Inhalten registrieren. Im Gegenzug für diesen gebührenlosen Zugang zu redaktionellen Inhalten dürfen meine Daten im Sinne dieser Einwilligung für die hier genannten Zwecke verwendet werden. Dies gilt nicht für den Datenabgleich zu Marketingzwecken.
Recht auf Widerruf
Mir ist bewusst, dass ich diese Einwilligung jederzeit für die Zukunft widerrufen kann. Durch meinen Widerruf wird die Rechtmäßigkeit der aufgrund meiner Einwilligung bis zum Widerruf erfolgten Verarbeitung nicht berührt. Um meinen Widerruf zu erklären, kann ich als eine Möglichkeit das unter https://contact.vogel.de abrufbare Kontaktformular nutzen. Sofern ich einzelne von mir abonnierte Newsletter nicht mehr erhalten möchte, kann ich darüber hinaus auch den am Ende eines Newsletters eingebundenen Abmeldelink anklicken. Weitere Informationen zu meinem Widerrufsrecht und dessen Ausübung sowie zu den Folgen meines Widerrufs finde ich in der Datenschutzerklärung, Abschnitt Redaktionelle Newsletter.