FLUGZEUGTELESKOP SOFIA
Neues Instrument, ungewisse Zukunft
Redaktion / Pressemitteilungen des DLR und des DSI
astronews.com
13. Mai 2014

SOFIA, das Infrarotteleskop im Jumbojet, verfügt jetzt über ein weiteres leistungsfähiges Instrument: Im April wurden mit dem Ferninfrarot-Spektrometer FIFI-LS erste wissenschaftlichen Messungen gemacht. Die beteiligten Astronomen war mit den Daten äußerst zufrieden und hoffen auf weitere Beobachtungsflüge. Allerdings ist die Zukunft von SOFIA noch immer ungewiss. Es gibt jedoch Hoffnung.

Das neue Instrument FIFI-LS. Das Bild zeigt den rechteckigen, silbern glänzenden Aluminium-Kryostaten des FIFI-LS-Instruments, der an die blaue Tragestruktur des Teleskops montiert ist. Foto: DSI [Großansicht]

Bei seinem ersten wissenschaftlichen Einsatz hat das neue Ferninfrarot-Spektrometer FIFI-LS (Field-Imaging Far-Infrared Line Spectrometer) die Geburt neuer Sterne im Orionnebel sowie in neun weiteren Himmelsregionen erforscht. Dabei hat das Instrument an Bord der fliegenden Sternwarte SOFIA (Stratosphären-Observatorium Für Infrarot-Astronomie) der amerikanischen Weltraumbehörde NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nicht nur wichtige Daten zur Sternentstehung gesammelt, sondern auch gleichzeitig seine Einsatzfähigkeit unter Beweis gestellt. Damit ist neben dem Ferninfrarot-Spektrometer GREAT das zweite deutsche SOFIA-Instrument erfolgreich in die Betriebsphase gestartet.

Das prominenteste Ziel dieses ersten wissenschaftlichen Einsatzes von FIFI-LS war der rund 1.300 Lichtjahre von der Erde entfernte Orionnebel. Diese Himmelsregion ist für die Wissenschaft deshalb interessant, weil es sich dabei um eines der aktivsten Sternentstehungsregionen in unserer Galaxis handelt. Mit FIFI-LS untersuchten die Wissenschaftler speziell das sogenannte Becklin-Neugebauer-Objekt - eine Molekülwolke, die sowohl junge Sterne als auch dichtes Gas enthält, welches immer noch neue Sterne bildet.

Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass sich das "heiße" Gas in dieser Region von anfangs etwa minus 173 Grad Celsius auf rund  minus 263 Grad Celsius abkühlt. Nur dann sinkt nämlich auch der Druck innerhalb der Wolke und sie kann sich ausreichend verdichten, um Sterne zu bilden.

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.

Zeitgleich zur Kühlung heizen jedoch die bereits entstandenen, jungen und heißen Sterne im Trapez des Orion, die Wolke auch auf. Prallt dieses erwärmte und ionisierte Gas auf kühleres Gas, entstehen Stoßfronten. Die spektralen Untersuchungen mit FIFI-LS erlauben es Looney und seinen Kollegen, den Zusammenhang zwischen dem Kühlungs- und dem Heizmechanismus zu untersuchen.

Bei den insgesamt drei Wissenschaftsflügen, die am 21., 23. und 25. April 2014 stattfanden, nahm FIFI-LS außerdem neun weitere Infrarot-Objekte ins Visier, darunter auch das Zentrum unserer Milchstraße. "Mit FIFI-LS kommt auf SOFIA jetzt eines der modernsten Ferninfrarot-Spektrometer zum Einsatz", betont SOFIA-Projektleiter Alois Himmes vom DLR. "Zusammen mit GREAT und vier weiteren Spektrometern und Kameras der NASA stehen den Wissenschaftlern nun insgesamt sechs Instrumente zur Erforschung des Infrarot-Himmels zur Verfügung."

Auch Alfred Krabbe vom Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart, unter dessen Leitung das Instrument gebaut wurde, ist zufrieden: "Ich freue mich, dass FIFI-LS zusammen mit dem SOFIA-Observatorium super funktioniert hat und wir nun der internationalen astronomischen Gemeinschaft ein weiteres wissenschaftliches Instrument zur Verfügung stellen können." In Stuttgart befindet sich auch das Deutsche SOFIA Institut (DSI), das für die deutsche Seite den Betrieb des fliegenden Observatoriums organisiert.

FIFI-LS war bereits im November 2013 ins kalifornische Palmdale geliefert worden, wo sich die Heimatbasis der fliegenden Sternwarte SOFIA befindet. Hier fanden auch die abschließenden Vorbereitungen für den ersten Einsatz statt. Anfang März und Mitte April 2014 absolvierte das Instrument jeweils zwei erfolgreiche Testflüge, auf denen Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker die Funktions- und Leistungsfähigkeit des Spektrometers ausgiebig überprüfen konnten. 

Für den nächsten Beobachtungszyklus, der im Frühjahr 2015 beginnen soll, erwarten Krabbe und sein Team Beobachtungsanträge zu den verschiedensten astronomischen Themen. Das Team selbst plant mit FIFI-LS weitere Orion-Beobachtungen durchzuführen, um die jetzt erstellten Karten zu ergänzen.

Trotz dieser Erfolgsmeldungen dürften viele SOFIA-Wissenschaftler gegenwärtig eher mit Sorge in Richtung USA schauen: Das Teleskop wird von der NASA und dem DLR gemeinsam betrieben, wobei die NASA 80 Prozent der Kosten trägt. Dieses Geld will die Raumfahrtbehörde, so sieht es zumindest der aktuelle Haushaltsentwurf der Obama-Administration vor, künftig lieber für andere NASA-Projekte verwenden. Das Teleskop soll daher, so die Planungen, im Herbst des kommenden Jahres eingemottet werden. Ursprünglich war ein Betrieb des Flugzeugobservatoriums über einen Zeitraum von 20 Jahren vorgesehen.

Ob und wie es nun weitergeht, wurde seit Bekanntwerden des Haushaltsentwurfs auf beiden Seiten des Atlantiks intensiv beraten. Das DLR hat bereits erklärt, dass es sich nicht leisten kann, für die auf rund 87 Millionen US-Dollar geschätzten jährlichen Betriebskosten allein aufzukommen. Gegen das Aus für SOFIA regte sich aber nicht nur Widerstand bei den beteiligten Wissenschaftlern, sondern auch im US-Kongress, der über den Haushalt und damit auch über das NASA-Budget abschließend entscheiden muss.

So stimmte in der letzten Woche der Haushaltsausschuss des Repräsentantenhauses für eine geringfügige Aufstockung des NASA-Budgets, durch die wieder Mittel für den Weiterbetrieb von SOFIA vorhanden wären und sprach sich explizit gegen eine Stilllegung des Teleskops aus. Gesichert ist der Weiterbetrieb von SOFIA damit jedoch noch nicht: Die Änderungen müssen noch vom gesamten Repräsentantenhaus gebilligt werden, anschließend den Senat passieren und schließlich auch vom Präsidenten selbst akzeptiert werden.