Webb entdeckt „verbotenes“ H3+-Signal, 1986 vorhergesagt

Warum heißt das H3+-Signal „verboten“?

H₃⁺ besteht aus drei Wasserstoffkernen, die sich zwei Elektronen teilen, angeordnet als gleichseitiges Dreieck. Wegen dieser Symmetrie gibt es kein permanentes Dipolmoment. Beim Rotieren bleibt die Ladung gleichmäßig verteilt, das Molekül sollte also nicht strahlen wie die meisten anderen.

1986 rechneten Fu-Shih Pan und Takeshi Oka von der University of Chicago eine Lücke aus. Durch die Rotation wird das Dreieck leicht verzerrt, es entsteht ein winziges Dipolmoment und damit eine sehr schwache Emission. „Verboten“ sind diese Übergänge nicht, weil sie die Physik brechen, sondern die üblichen Regeln für Molekülstrahlung.

Was Webb gesehen hat

Die Quelle war HH 168, ein Herbig-Haro-Objekt. So etwas entsteht, wenn ein junger Stern Materiestrahlen mit mehreren hundert Kilometern pro Sekunde in die Umgebung schleudert. Die Stoßwellen heizen das Gas auf Tausende Grad. Webbs Infrarotblick dringt durch den Staub, der solche Orte verbirgt.

Zwischen dem Infrarotlicht des heißen Gases lagen 26 extrem schwache Linien, deren Wellenlängen zu den Werten von Pan und Oka passen. Die stärkste erreichte 72 Sigma, ein Maß für statistische Signifikanz, das kaum Zweifel lässt. Die Verteilung entsprach der von gewöhnlichem molekularem Wasserstoff, H₂.

Rätselhaft ist die Helligkeit. Ein Stoßwellenmodell traf H₂ gut, unterschätzte H₃⁺ aber um das Fünf- bis Sechsfache. Ein anderes passte besser zu H₃⁺, stützte sich aber auf Bedingungen außerhalb seines geprüften Bereichs. In Webb-Archivdaten eines weiteren Objekts, HH 211, fand das Team dieselbe Strahlung, sie ist also wohl kein Einzelfall.

Pan und Oka hatten recht. Es fehlte nur ein empfindliches Instrument. Nun könnte H₃⁺ selbst zum Werkzeug werden, um die Chemie des Alls besser zu verstehen.