Infrarotastronomie: Flugzeugsternwarte SOFIA blickt in die Geburtswolke junger Sterne
© GREAT Team/ NASA/DLR/SOFIA/USRA/DSI (Ausschnitt)
Als am frühen Morgen des 6. April um 15:40 Uhr MESZ die Flugzeugsternwarte SOFIA nach einem erfolgreichen Beobachtungsflug wieder zu ihrem Heimatflughafen, der "Dryden Aircraft Operations Facility" in Palmdale im US-Bundesstaat Kalifornien zurückkehrte, hatten Rolf Güsten vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie und sein Team ihren ersten Forschungsflug mit GREAT, dem German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies, erfolgreich abgeschlossen. Die Flugzeugsternwarte SOFIA ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-Raumfahrtbehörde NASA und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Das Instrument GREAT wurde unter anderem auf die Galaxie IC 342 ausgerichtet, eine nahegelegene Spiralgalaxie in Richtung des Sternbilds Giraffe und auf den Omeganebel M 17 im Sternbild Schütze, eine Molekülwolke mit sehr aktiver Sternentstehung in rund 5000 Lichtjahren Entfernung von der Erde. In beiden Quellen wurden sowohl die Strahlung des ionisierten Kohlenstoffs bei einer Frequenz von 1,9 Terahertz (entsprechend einer Wellenlänge von 0,158 Millimetern) als auch die Strahlung der Rotationsübergänge des warmen Kohlenmonoxids CO beobachtet.
Mit GREAT wurden die stärksten Emissionslinien beobachtet, über die eine Kühlung des interstellaren Mediums erfolgt. Das Gleichgewicht zwischen Heizungs- und Kühlungsprozessen reguliert die Temperatur des interstellaren Mediums, und damit auch die Ausgangsbedingungen für die Entstehung von neuen Sternen. Die ionisierte Kohlenstofflinie wird durch intensive Ultraviolettstrahlung von neugebildeten Sternen angeregt; sie gibt einen einzigartigen Zugang zum Verständnis der physikalischen Prozesse und chemischen Bedingungen in den stellaren Geburtsstätten. SOFIA ermöglicht es somit, zu verstehen, wie junge Sterne entstehen und wie sie ihre Geburtswolken verändern.
M 17SW ist eine interstellare Molekülwolke, die etwa 10 000 Sonnenmassen an Gas enthält und von einem jungen Sternhaufen mit mehr als einer Million Sonnenleuchtkräften beschienen wird. Die ultraviolette Strahlung des Haufens ionisiert und heizt das Gas und könnte es soweit komprimieren, dass sich aus dem Gas weitere Sterne bilden. Die SOFIA-Beobachtungen erlauben, diesen Kompressionseffekt zu vermessen und mit der Aufheizung des Gases, die zu einer Expansion führt, zu vergleichen. Auf diese Weise lässt sich der Sternentstehungsprozess untersuchen.
Nach diesen ersten Beobachtungsflügen mit GREAT wird SOFIA für die Nutzung von Astronomen außerhalb des Projektes geöffnet. "Astronomen aller deutschen Institute konnten sich für wissenschaftliche Beobachtungen mit SOFIA im Sommer 2011 bewerben", erklärte Alfred Krabbe, der Leiter des Deutschen SOFIA-Instituts (DSI) an der Universität Stuttgart, das den Betrieb von SOFIA auf deutscher Seite koordiniert. Bei den Beobachtungen kommen dann sowohl GREAT als auch die amerikanische Kamera FORCAST, die Faint Object InfraRed-CAmera for the SOFIA Telescope zum Einsatz.
GREAT, der German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies, ist ein Spektrometer für Beobachtungen im Ferninfrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums bei Frequenzen von 1,2 bis 5 Terahertz (60 bis 220 Mikrometer Wellenlänge), die wegen der Wasserdampfabsorption in der Atmosphäre vom Erdboden aus nicht zugänglich sind. GREAT wurde vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) und der Universität zu Köln, in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und dem DLR-Institut für Planetenforschung entwickelt.
DSI/Universität Stuttgart
Das Instrument GREAT wurde unter anderem auf die Galaxie IC 342 ausgerichtet, eine nahegelegene Spiralgalaxie in Richtung des Sternbilds Giraffe und auf den Omeganebel M 17 im Sternbild Schütze, eine Molekülwolke mit sehr aktiver Sternentstehung in rund 5000 Lichtjahren Entfernung von der Erde. In beiden Quellen wurden sowohl die Strahlung des ionisierten Kohlenstoffs bei einer Frequenz von 1,9 Terahertz (entsprechend einer Wellenlänge von 0,158 Millimetern) als auch die Strahlung der Rotationsübergänge des warmen Kohlenmonoxids CO beobachtet.
Mit GREAT wurden die stärksten Emissionslinien beobachtet, über die eine Kühlung des interstellaren Mediums erfolgt. Das Gleichgewicht zwischen Heizungs- und Kühlungsprozessen reguliert die Temperatur des interstellaren Mediums, und damit auch die Ausgangsbedingungen für die Entstehung von neuen Sternen. Die ionisierte Kohlenstofflinie wird durch intensive Ultraviolettstrahlung von neugebildeten Sternen angeregt; sie gibt einen einzigartigen Zugang zum Verständnis der physikalischen Prozesse und chemischen Bedingungen in den stellaren Geburtsstätten. SOFIA ermöglicht es somit, zu verstehen, wie junge Sterne entstehen und wie sie ihre Geburtswolken verändern.
M 17SW ist eine interstellare Molekülwolke, die etwa 10 000 Sonnenmassen an Gas enthält und von einem jungen Sternhaufen mit mehr als einer Million Sonnenleuchtkräften beschienen wird. Die ultraviolette Strahlung des Haufens ionisiert und heizt das Gas und könnte es soweit komprimieren, dass sich aus dem Gas weitere Sterne bilden. Die SOFIA-Beobachtungen erlauben, diesen Kompressionseffekt zu vermessen und mit der Aufheizung des Gases, die zu einer Expansion führt, zu vergleichen. Auf diese Weise lässt sich der Sternentstehungsprozess untersuchen.
Nach diesen ersten Beobachtungsflügen mit GREAT wird SOFIA für die Nutzung von Astronomen außerhalb des Projektes geöffnet. "Astronomen aller deutschen Institute konnten sich für wissenschaftliche Beobachtungen mit SOFIA im Sommer 2011 bewerben", erklärte Alfred Krabbe, der Leiter des Deutschen SOFIA-Instituts (DSI) an der Universität Stuttgart, das den Betrieb von SOFIA auf deutscher Seite koordiniert. Bei den Beobachtungen kommen dann sowohl GREAT als auch die amerikanische Kamera FORCAST, die Faint Object InfraRed-CAmera for the SOFIA Telescope zum Einsatz.
GREAT, der German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies, ist ein Spektrometer für Beobachtungen im Ferninfrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums bei Frequenzen von 1,2 bis 5 Terahertz (60 bis 220 Mikrometer Wellenlänge), die wegen der Wasserdampfabsorption in der Atmosphäre vom Erdboden aus nicht zugänglich sind. GREAT wurde vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) und der Universität zu Köln, in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und dem DLR-Institut für Planetenforschung entwickelt.
DSI/Universität Stuttgart
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