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SOFIA
GREAT entdeckt zwei neue Moleküle im All
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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10. Mai 2012

Das Flugzeugteleskop SOFIA hat die erste Serie von Wissenschaftsflügen mit dem deutschen Instrument GREAT beendet. Die Ergebnisse der Beobachtungen wurden heute in einer speziellen Ausgabe der europäischen Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht. Ein Highlight ist dabei die Erstentdeckung von zwei neuen Molekülen im Weltraum.

Hydroxyl

Das Sternentstehungsgebiet um den Stern Rho Ophiuchi. In Richtung des im Optischen nicht sichtbaren massearmen Protosterns IRAS16293-2422 (roter Kreis) konnte das Molekül OD, also deuteriertes Hydroxyl, erstmalig im Weltraum nachgewiesen werden. Bild: MPIfR / B. Parise (Spektrum) / ESO / S. Guisard (Hintergrund)  [Großansicht]

Die erste Serie wissenschaftlicher Beobachtungsflüge mit dem German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies (GREAT) an Bord des Stratosphären-Observatoriums für Infrarotastronomie (SOFIA) wurde im November 2011 erfolgreich abgeschlossen. Knapp ein halbes Jahr später wurden heute die Ergebnisse in einer speziellen Ausgabe der europäischen Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht. Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern berichtet in insgesamt 22 Einzelbeiträgen über die bemerkenswerten Resultate sowie über die dem Experiment zugrunde liegenden Technologien von GREAT.

SOFIA, ein Gemeinschaftsprojekt der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), betreibt ein Teleskop von 2,70 Metern Durchmesser in einer umgebauten Boeing 747SP (astronews.com berichtete wiederholt). SOFIA fliegt in Höhen bis zu 13.700 Metern und ermöglicht damit den Zugang zu astronomischen Signalen bei ferninfraroten Wellenlängen, die ansonsten vom Wasserdampf in der Erdatmosphäre absorbiert würden.

SOFIA ist weltweit das einzige Flugzeug-Observatorium im Einsatz und erlaubt mit dem GREAT-Empfänger auch hochauflösende Spektroskopie im fern-infraroten Spektralbereich . "Die hohe Auflösung des GREAT-Spektrometers ist speziell dafür ausgelegt, die Physik und Chemie des interstellaren Gases und den Lebenszyklus der Sterne zu erforschen, von ihrer frühen embryonalen Phase noch innerhalb der Geburtswolke bis zum Tod des entwickelten Sterns, bei dem die Hülle wieder zurück in den umgebenden Raum geschleudert wird", erläutert Rolf Güsten vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie, der leitende Wissenschaftler des GREAT-Projekts. "Diese phantastischen Ergebnisse bereits aus den ersten Wissenschaftsflügen sind der Lohn für unsere langjährige Entwicklungsarbeit und unterstreichen das wissenschaftliche Potential der Ferninfrarot-Spektroskopie mit einem Flugzeug-Observatorium."

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Viele der jetzt erschienenen Fachartikel beschäftigen sich mit dem Sternentstehungsprozess in seinen allerfrühesten Phasen, in denen der embryonale Stern noch in heftiger Wechselwirkung mit den umgebenden Molekülwolken steht - er zerstört seine Geburtswolke, heizt das umgebende Material auf und ionisiert es. Die hohe spektrale Auflösung von GREAT ermöglicht es, durch die Untersuchung der Emission des ionisierten Kohlenstoffs in einer Reihe von Sternentstehungsgebieten das Geschwindigkeitsfeld des Gases in der umgebenden Molekülwolke aufzulösen.

In den Hüllen von drei Protosternen gelang GREAT der direkte Nachweis des Kollaps der protostellaren Hüllen, was unmittelbar Rückschlüsse auf die dynamischen Prozesse bei der Entstehung eines Sterns erlaubt. GREAT ermöglichte auch den erstmaligen Nachweis zweier Moleküle im Weltraum: OD, eine isotopische Variante von Hydroxyl (OH), bei der das Wasserstoffatom durch sein schwereres Isotop Deuterium ersetzt wurde, sowie das Sulfanyl-Radikal SH. OD markiert einen wichtigen Zwischenschritt auf dem Weg zur Bildung von Wasser im Universum, und könnte als chemische Zeitmarke in den Frühphasen der Sternentstehung dienen.

Eine technologische Meisterleistung stellten zudem erste spektroskopische Beobachtungen bei einer Frequenz von 2,5 Terahertz (entsprechend einer Wellenlänge von 0,120 Millimeter) dar, mit denen ein neues astrophysikalisches Territorium erkundet werden kann. Weiterhin wurde die Hülle eines Sterns in der Spätphase seiner Entwicklung untersucht, die durch den heißen Stern im Inneren aufgeheizt und ionisiert wird, sowie die heftige Wechselwirkung der Stoßwelle eines Supernova-Überrests mit dem umgebenden interstellaren Medium. Auch die physikalische Natur der Gasscheibe rund um das Zentrum der Milchstraße wurde erforscht. Diese versorgt das massereiche Schwarze Loch im Herzen unserer Heimatgalaxie mit neuem Material. Andere Astronomen studierten schließlich die Sternentstehung im Zentralbereich der nahen Galaxie IC342.

"Die reiche Ernte von wissenschaftlichen Resultaten bereits aus der allerersten Beobachtungskampagne mit SOFIA und unserem GREAT-Empfänger gibt einen guten Eindruck des gewaltigen wissenschaftlichen Potentials, das in diesem Flugzeug-Observatorium steckt", freut sich Jürgen Stutzki von der Universität Köln, der stellvertretende Projektleiter von GREAT. "SOFIA wird den rasanten technologischen Fortschritt insbesondere im Bereich der Terahertz-Technologie unmittelbar nutzen. Instrumente wie GREAT können, fortlaufend an die neuesten Entwicklungen angepasst, stets im Grenzbereich des technologisch Möglichen eingesetzt werden und versprechen so aufregende astronomische Entdeckungen für die kommenden Jahre."

Die nächste Flugserie mit GREAT ist für den Spätherbst dieses Jahres geplant. Dann wird das Instrument bereits über Detektoren verfügen, die bis zu 4,7 Terahertz arbeiten.

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siehe auch
SOFIA: Fliegendes Teleskop mit Lehrern an Bord - 18. Juli 2011
SOFIA: Erster Wissenschaftsflug mit GREAT - 7. April 2011
SOFIA: Erster Wissenschaftsflug der fliegenden Sternwarte - 2. Dezember 2010
SOFIA: "First Light" für Teleskop im Jumbojet - 28. Mai 2010
SOFIA: Mit GREAT auf der Jagd nach jungen Sternen - 9. Januar 2009
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
SOFIA/GREAT Special Issue, Astronomy & Astrophysics (Volume 542, 10. Mai 2012)
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