Wo bitte geht’s zur Magellanschen Wolke?

  • 19. July 2013

Deutsch-amerikanisches Stratosphären-Observatorium SOFIA beobachtet den Himmel der südlichen Hemisphäre.

SOFIA, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der NASA gemeinsam betriebene „Stratosphären-Observatorium für Infrarot­astronomie“, fliegt erstmals in der südlichen Hemisphäre. Ziel der dreiwöchigen Stationierung am Flughafen Christchurch in Neuseeland ist die Untersuchung von Himmelskörpern, die nahezu ausschließlich von Flugrouten südlich des Äquators zu beobachten sind. Beim ersten der insgesamt neun geplanten Wissenschaftsflüge nahmen die deutschen und amerikanischen Forscher während des zehnstündigen Fluges in der Nacht vom 17. auf den 18. Juli 2013 zwei Nachbargalaxien der Milchstraße, die Magellanschen Wolken, sowie die um das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis rotierende Gasscheibe ins Visier. Bei diesen Flügen kommt der deutsche GREAT-Empfänger zum Einsatz, den ein Konsortium deutscher Forschungsinstitute unter der Leitung des Bonner MPI für Radioastronomie entwickelt hat und betreibt.

IMAG SOFIA ist derzeit im neuseeländischen Christchurch stationiert

Abb.: SOFIA ist derzeit im neuseeländischen Christchurch stationiert. Vom 17. Juli bis 2. August 2013 sind insgesamt neun Messflüge zur Erkundung astronomischer Objekte am südlichen Himmel geplant. (Bild: NASA / Carla Thomas)

Eine Crew von sechzig Wissenschaftlern, Technikern und Ingenieuren aus den Vereinigten Staaten und Deutschland sowie zwei Pilotenteams der NASA sind an dem Neuseeland-Einsatz von SOFIA beteiligt. Die modifizierte BOEING 747SP ist am 13. Juli 2013 auf dem Flughafen im neuseeländischen Christchurch gelandet. Dort hat die amerikanische National Science Foundation einen Stützpunkt für ihr Antarktis-Programm. Am 2. August soll die fliegende Sternwarte wieder zurück zu ihrem Heimatflughafen nach Palmdale in Kalifornien aufbrechen.

GREAT bleibt für die gesamte Dauer der Kampagne für Messungen im fernen Infrarot an SOFIA's „Markenzeichen“ installiert: einem Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 2,5 Metern. SOFIA ist damit das weltweit größte fliegende Observatorium. Die Flughöhe beträgt bis zu 13.700 Meter und ermöglicht so den Zugang zu den astronomischen Signalen im fernen Infrarotbereich, die sonst durch den atmosphärischen Wasserdampf absorbiert würden und vom Boden aus nicht messbar sind.

„In mehr als dreißig Veröffentlichungen über die wissenschaftlichen Ergebnisse aus den Messkampagnen in der nördlichen Hemisphäre im Jahr 2011 wurde bereits das außerordentliche wissenschaftliche Potenzial dieses Observatoriums deutlich“, schildert SOFIA-Projektleiter Alois Himmes vom DLR. „Mit den aktuellen Einsätzen in Neuseeland erweitert sich dieses Potenzial erheblich durch den Zugriff auf die für die Forscher so interessanten Quellen am Südhimmel.“

Die beiden Magellanschen Wolken sind so genannte Zwerggalaxien in der unmittelbaren Nachbarschaft unserer eigenen Galaxis. Sie sind am südlichen Himmel mit bloßem Auge gut sichtbar. Ihre geringe astronomische Distanz von 160.000 Lichtjahren macht es möglich, dort die Lebenszyklen von Sternen, vom Protostern bis zu den Resten einer Supernova, genauer zu erforschen. SOFIA untersucht von Neuseeland aus eine Reihe von bekannten Sternentstehungsgebieten. „Diese Regionen kennen wir von optischen Beobachtungen, sie sind aber im Infrarotbereich bisher kaum erforscht“, erklärt DLR-Projektleiter Alois Himmes. Für einige der Beobachtungen richten die Forscher das SOFIA-Teleskop deshalb auch auf das Zentrum der Milchstraße, das von der südlichen Hemisphäre aus wesentlich besser und länger zugänglich ist als vom Nordhimmel aus.

Dank seiner hohen spektralen Auflösung kann das GREAT-Instrument die Zusammensetzung, Temperatur und Strömungen des interstellaren Gases sehr genau messen und so den gesamten Zyklus der Sternentstehung untersuchen. Das Instrument ermöglicht die Beobachtung embryonaler Protosterne, die noch in ihre Geburtswolke aus Gas und Staub eingebettet sind, bis zur Endphase voll entwickelter Sterne, die ihre äußere Hülle wieder in den Weltraum abstoßen. „Das GREAT Instrument auf SOFIA erlaubt es, die neuesten technologischen Entwicklungen für die Astronomie einzusetzen. Damit steht der Astronomie nach dem Ende der ESA-Mission Herschel mit SOFIA eine Beobachtungsplattform in diesem einzigartigen und wichtigen Ferninfrarot-Spektralbereich zur Verfügung, die es erlaubt, viele der wichtigen und offenen Fragen der Sternentstehung zu untersuchen“, sagt Jürgen Stutzki, Leiter der Astrophysikgruppe an der Uni Köln.

„Die bisherigen SOFIA-Wissenschaftsflüge am Nordhimmel haben bereits die Leistungsfähigkeit unseres GREAT-Empfängers gezeigt. Jetzt warten am Südhimmel neue Herausforderungen wie die Magellanschen Wolken, mit einem wesentlich geringeren Anteil an schweren Elementen im Vergleich zu unserer Milchstraße. Dazu gehört mit dem Tarantelnebel (30 Doradus) das aktivste bekannte Sternentstehungsgebiet in unserer engeren kosmischen Umgebung, der Lokalen Gruppe von Galaxien“, sagt Rolf Güsten vom MPIfR, Leiter der deutschen Forschergruppe, die das GREAT-Instrument entwickelt hat.

 Das Spektrometer GREAT

Abb.: Das Spektrometer GREAT für Messungen im fernen Infrarotbereich (das goldfarbene vertikale Instrument im Vordergrund) wurde für die Dauer des ersten Einsatzes auf der Südhalbkugel an SOFIAs Teleskop installiert. (Bild: GREAT Consortium / R. Güsten)


Den deutschen Beitrag zum Betrieb und zur wissenschaftlichen Auswertung der Mission leitet federführend das an der Universität Stuttgart eingerichtete Deutsche SOFIA-Institut (DSI). Ein auf den Betrieb des Infrarot-Teleskops spezialisiertes Team von DSI-Kollegen betreut deshalb den ersten Einsatz auf der Südhalbkugel mit.

„SOFIAs Einsatz in der südlichen Hemisphäre zeigt die beeindruckende Vielseitigkeit dieses Observatoriums, das ein Produkt vieler Jahre fruchtbarer Zusammenarbeit zwischen US-amerikanischen und deutschen Raumfahrtbehörden ist“, sagte der Direktor der NASA-Abteilung für Astrophysik, Paul Hertz, und fügte hinzu: „Dies ist nur die erste einer ganzen Serie von Messkampagnen mit SOFIA von der Südhemisphäre, die für die Projektlaufzeit von voraussichtlich zwanzig Jahren vorgesehen sind.“

„Wir hatten heute nacht einen sehr erfolgreichen Flug, mit exzellenten Resultaten für alle Beobachtungsobjekte“, so Rolf Güsten, der Projektleiter von GREAT unmittelbar nach der Landung des ersten Wissenschaftsflugs auf dem Christchurch International Airport. „Ich habe noch nie einen dermaßen durchsichtigen Himmel in Ferninfrarot-Wellenlängen gesehen wie heute nacht – nur ein paar Mikrometer Wasserdampf in der Atmosphäre. Das ist fast wie im Weltraum!“

MPIfR / DE

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