SOFIA erforscht die Geburt neuer Sterne im Orionnebel
Die ersten Wissenschaftsflüge sind erfolgreich absolviert. Mit einem neuen Teleskop aus Deutschland erkunden Astronomen auf der fliegenden Sternwarte SOFIA den Orionnebel, eines der aktivsten Sternentstehungsgebiete unserer Galaxis. Die Daten werden im Flug oberhalb der irdischen Lufthülle gesammelt.
An die blaue Tragestruktur des Teleskops ist der rechteckige, silbern glänzende Aluminium-Kryostat des FIFI-LS-Instruments montiert. Der Kryostat ist mit flüssigem Stickstoff und flüssigem Helium gefüllt, um die optischen Elemente und Detektoren auf die notwendigen tiefen Temperaturen zu kühlen. Die dunklen Kästen vor und unterhalb des Kryostaten enthalten ebenso wie das schräg oberhalb angeordnete „Instrument-Rack“ die Elektronikboxen zur Steuerung und Datenverarbeitung von FIFI-LS.
Foto: DSI
Im Orionnebel geht es turbulent zu. Die Gaswolke im Sternbild Orion, die auch mit bloßem Auge am Nachthimmel zu erkennen ist, gehört zu den aktivsten Sternentstehungsgebieten in der galaktischen Nachbarschaft der Sonne. Rund 1300 Lichtjahre ist sie von unserem Sonnensystem entfernt und hat einen Durchmesser von ungefähr 30 Lichtjahren. Für Astronomen wird der Orionnebel vor allem interessant, wenn sie die Entwicklung von Sternen und Sonnensystemen aus interstellaren Molekül- und Staubwolken erforschen wollen.
SOFIA ist das weltweit größte fliegende Observatorium
Möglich wird das durch spezielle Spektrometer, die den fernen Infrarot-Bereich sichtbar machen. Dann leuchten die kalten Gas- und Staubwolken und die Astronomen können Protosterne, aus denen später Sterne werden, bereits entdecken, bevor sie im sichtbaren Licht aufleuchten. Von der Erde aus gelingt das allerdings nicht, denn durch den Wasserdampf kann das Spektrum im Infrarot-Bereich sehr schlecht beobachtet werden.
Die fliegende Sternwarte SOFIA von NASA und DLR führt astronomische Beobachtungen im Infrarot- und Submillimeter-Wellenlängenbereich weitgehend oberhalb der störenden irdischen Lufthülle durch. Mit ihrem 2,7 Meter-Teleskop ist SOFIA das weltweit größte fliegende Observatorium.
Quelle: DLR
Dafür haben die deutschen und amerikanischen Weltraumagenturen DLR und NASA die fliegende Sternwarte SOFIA (Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie) eingerichtet. Die umgebaute Boeing 747SP mit dem integrierten 2,7 Meter großen Teleskop ist das weltweit größte fliegende Observatorium. Seit Ende 2010 führt SOFIA oberhalb einer Höhe von zwölf Kilometern astronomische Messflüge durch und wird von etwa 50 Wissenschaftlergruppen genutzt.
Bei insgesamt drei Wissenschaftsflügen im April dieses Jahres kam nun das neue Ferninfrarot-Spektrometer FIFI-LS (Field-Imaging Far-Infrared Line Spectrometer) zum Einsatz und sammelte wichtige Daten zur Sternentstehung. Entwickelt und gebaut wurde FIFI-LS vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE) in Garching und ab 2012 vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart. Heimatbasis der fliegenden Sternwarte ist Palmdale in Kalifornien.
Wenn die Gaswolke abkühlt, sinkt der Druck und ein neuer Stern kann entstehen
Mit FIFI-LS untersuchten die Wissenschaftler speziell das Becklin-Neugebauer-Objekt. Das ist eine Molekülwolke, die sowohl junge Sterne als auch dichtes Gas enthält, welches immer noch neue Sterne bildet. Voraussetzung hierfür ist, dass sich das heiße Gas in dieser Region von anfangs etwa 100 Kelvin (-173 Grad Celsius) auf rund zehn Kelvin (-263 Grad Celsius) abkühlt – denn nur dann sinkt auch der Druck innerhalb der Wolke und sie kann sich ausreichend verdichten, um Sterne zu bilden.
Aufnahme des NASA-Satelliten Spitzer vom Orionnebel: Sie zeigt eindrucksvoll das turbulente Geschehen in diesem Konglomerat von jungen Sternen und den Gas- und Staubwolken, aus dem sich diese Sterne gebildet haben und auch heute noch bilden. Bei einer der ersten Beobachtungsflüge hat FIFI-LS auch dieses aktive Sternentstehungsgebiet beobachtet.
Quelle: NASA/Spitzer Observatorium/Thomas Megeath
Für die Abkühlung sorgen Elemente wie Sauerstoff und Kohlenstoff, welche die Wärme aus dem Inneren der Wolke nach außen abstrahlen. Wie dieser Kühlungsprozess im Detail funktioniert, will Leslie Looney, leitender Wissenschaftler des Projekts von der University of Illinois, herausfinden: „Sauerstoff und Kohlenstoff strahlen einen erheblichen Teil der Wärmeenergie der Wolke bei ganz bestimmten Wellenlängen im Ferninfraroten ab, die wir hervorragend mit FIFI-LS detektieren können.“ SOFIA ist derzeit das einzige Observatorium, mit dem Beobachtungen bei diesen ferninfraroten Wellenlängen möglich sind.
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