Fliegende Sternwarte SOFIA beflügelt Infrarot-Astronomie

07.02.2011

Wenn das Flugzeugobservatorium SOFIA im April 2011 abhebt, startet eine 20 Jahre dauernde konkurrenzlose Forschungsmission

Eigentlich schon seit 1997 in der Planung, steht das fliegende Teleskop SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) nach jahrelangen Verzögerungen nunmehr endlich kurz davor, seine wissenschaftliche Arbeit aufzunehmen. Mindestens 19.200 Stunden soll der auf der Backbordseite des hinteren Rumpfes montierte 2,7-Meter-Spiegel binnen 160 Beobachtungsflüge pro Jahr im Einsatz sein, um junge Sterne, Planeten jeglicher Couleur sowie Galaxien aufzuspüren und um auch ein Auge auf das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis zu werfen. SOFIA avanciert zur besten und leistungsstärksten Flugzeugsternwarte, die jemals gebaut und technisch realisiert wurde. Und der Erfolg scheint programmiert, da SOFIA einen Wellenbereich im Infrarotspektrum abdeckt, den bislang weder ein bodengebundenes noch ein Weltraumteleskop abzudecken vermochte.

Bild: NASA/C. Thomas

Abseits der städtischen Lichtverschmutzung, eingebettet in zerklüfteten, sonnenverwöhnten und menschenleeren Landschaften, die sich auf hochgelegenen Plateaus erstrecken, erstrahlen die bodengebundenen Teleskope unseres Zeitalters bisweilen in derart majestätischer Schönheit, dass der Verdacht naheliegt, die Wahl ihres Standortes hätte allein das traumhafte Panorama bedingt. Doch in Wahrheit sind solch einsame Landstriche bei Astronomen deshalb beliebt, weil diese von dort – oft mehr als 300 Tage im Jahr – den Sternhimmel in bestimmten Bereichen des elektromagnetischen Spektrums nahezu störungsfrei observieren können.

Bild: Universität Stuttgart

Informationsreiches Infrarotlicht

Doch trotz der besten und leistungsstärksten Sternwarten konnten bislang nicht alle Astronomen in der Vergangenheit ungetrübt in den getrübten Himmel schauen. Vor allem die Infrarot-Astronomen, die diesen Ausschnitt des Lichts seinerzeit mit den damals sensibelsten zur Verfügung stehenden erdgebundenen Fernrohren und Spektografen analysierten, stießen stets an die Grenzen des noch Sichtbaren. Heute sieht dies nicht anders aus. Nach wie vor blockiert der in den unteren Luftschichten reichhaltig vorhandene Wasserdampf nahezu vollständig die Infrarot-Strahlung, die aus dem Weltraum auf die Erde trifft.

Sogar auf dem 4.200 Meter hochgelegenen erloschenen Vulkan Mauna Kea (Hawaii) oder an der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile, wo Dutzende Teleskope in den Himmel starren, kommen Infrarot-Astronomen nichts vollends auf ihre Kosten. Selbst in diesen Gefilden verschluckt der Wasserdampf noch einen Großteil der eingehenden Wärmestrahlung, welche sich im elektromagnetischen Spektrum zwischen dem optischen Licht und dem Submillimeter-Bereich erstreckt und die in drei weitere Gruppen unterteilt wird:

  • naher Infrarotbereich (NIR) mit Wellenlängen zwischen 750 nm bis 5000 nm (nm=Nanometer)
  • mittlerer Infrarotbereich (MIR) mit Wellenlängen zwischen 5 μm (μm =Mikrometer) bis 30 μm
  • ferner Infrarotbereich (FIR) mit Wellenlängen zwischen 30 μm bis 300 μm.

Angesichts der astronomischen Gegebenheit, dass viele Himmelskörper am stärksten im infraroten Bereich des Lichtes emittieren und Wärmestrahlung selbst dunkle Gas- und interstellare Staubwolken mit spielender Leichtigkeit durchdringt, wird deutlich, wie groß der Informationsverlust für die Astronomie bislang war. Für das Studium von Spiralgalaxien, die im Infrarotbereich bis zu tausendmal stärker als im sichtbaren Bereich strahlen, ist Wärmestrahlung unverzichtbar. Denn dank ihr werden auch ferne Staubnebel, junge Planeten und Sonnensysteme sichtbar – und sogar zum Teil das Zentrum unserer Milchstraße, in dem ein Schwarzes Loch vermutet wird.

Kuiper Airborne Observatorium (KAO) – Das Infrarot-Teleskop war beim KAO links vorne positioniert – bei SOFIA ist es am hinteren linken Rumpf angebracht. Bild: NASA
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