SOFIA Blog | 12. Februar 2014 | von Dietmar Lilienthal

Deutsche Lehrer erkundeten mit SOFIA den Sternenhimmel

In der letzten Januar- und der ersten Februarwoche war SOFIA, die fliegende Sternwarte von NASA und DLR, wieder über dem kalifornischen Himmel unterwegs. Mit im Einsatz: Das deutsche Instrument GREAT. Im Rahmen des SOFIA-Bildungsprogramms hatte das im Auftrag des DLR Raumfahrtmanagements tätige Deutsche SOFIA Institut (DSI) an der Universität Stuttgart den Mitflug für vier deutsche Lehrer organisiert: Jörg Dewitz, Sven Hanssen, Olaf Hofschulz und Uwe Schierhorn. Sie begleiten SOFIA seit mehreren Jahren und behandeln astronomische Themen in Theorie und Praxis in ihrem Unterricht.

"Uns geht es darum, die an Bord gemachten einzigartigen Erfahrungen des Wissenschaftsbetriebs auf der fliegenden Sternwarte unseren Schülern möglichst realistisch zu vermitteln und unsere Begeisterung weiterzugeben", bestätigte die gesamte Gruppe. So konnten die Pädagogen im Flug 143 vom 4. auf den 5. Februar 2014 unter anderem miterleben, wie der Kern der Galaxie IC342 in der Linie des einfach ionisierten Kohlenstoffs [CII]  bei 1900,5369 THz erfolgreich kartiert wurde, und in Richtung des Kohlenstoffsterns IRC+10216 erstmals der Nachweis eines kosmischen HCN-Lasers im fernen Infrarot gelang. Die Blausäure (HCN) in der nahen Umgebung der Sternoberfläche - also der Photosphäre - wird bei diesem Objekt ähnlich wie ein Laser angeregt: Die Anzahl der pro Zeiteinheit durch induzierte Emission entstehenden Photonen ist größer als die Anzahl der in der gleichen Zeiteinheit absorbierten Photonen (Laserprinzip oder Besetzungsinversion).


4. Februar 2014: Die deutschen Lehrer vor SOFIA im NASA-Betriebszentrum in Palmdale, Kalifornien, von links): Olaf Hofschulz, Uwe Schierhorn, Jörg Dewitz und Sven Hannsen.
Quelle: Antje Lischke-Weis, DSI.

Bei Flug 141 vom 30. auf den 31. Januar 2014 gelang die Kartierung des OH-Moleküls bei etwa 2,514 THz in Richtung des Kleinmann-Low und Becklin-Neugebauer Objektes im Orion-Nebel. Bei Flug 142 vom 3. auf den 4. Februar 2014 erfolgte erstmals die Beobachtung der [CII]-Linie in der Zwerggalaxie IC10 und in den Flügen 142 und 143 konnte die Kartierung des im Sternbild Orion gelegenen Reflexionsnebels NGC2023 in den Übergängen des [CII] und CO(11-10) sowie die Messung derselben Linien in der benachbarten Sternbildungsgalaxie M101 vorgenommen werden.


Antje Lischke-Weis vom DSI mit den Lehrern vor der speziellen Konsole für das SOFIA-Bildungsprogramm während des Flugs 143
Quelle: Antje Lischke-Weis, DSI.

Auf Flug 141 waren wir besonders neugierig auf die Beobachtung der rund zwölf Millionen Lichtjahre entfernten Starburst-Galaxie M82, Zigarren-Galaxie genannt. In dieser Galaxie wurde am 21. Januar 2014 von drei Studenten des UCL (University of London Observatory) durch Zufall eine als kosmische Standardkerze für Entfernungsbestimmungen geeignete Supernova vom Typ Ia entdeckt (SN2014J). Zwar war die Supernova-Explosion kein für diese GREAT-Kampagne vorgesehenes Objekt, aber die lichtempfindlichen, schnellen Nachführkameras (Imager) des SOFIA-Observatoriums erlaubten es, nach der Supernova Ausschau zu halten.

Die Nachführkameras des SOFIA-Teleskops dienen dazu, ausgewählten Leitsternen zu folgen, das heißt die Erddrehung zu kompensieren und Korrektursignale für das Gyrosystem des Teleskops zum Ausgleich der Gyrodrift zu liefern. Hierzu werden geeignete Sterne ausgesucht, die sich im Gesichtsfeld der mit den Infrarot-empfindlichen SOFIA-Instrumenten zu beobachtenden interstellaren Gaswolken befinden. Der Focal Plane Imager FPI  - eine Kamera in der Fokalebene des Teleskops - erhält sein Licht über den SOFIA-Primärspiegel von 2,5 m Durchmesser, den Sekundärspiegel und die beiden Tertiärspiegel. Der visuelle Anteil des Lichts durchdringt den ersten Tertiärspiegel und wird vom zweiten Tertiärspiegel auf den FPI umgelenkt. Die Belichtungszeiten können zwischen 1 und 10.000 Millisekunden gewählt werden, so dass sich noch Sterne unterhalb der 16. Größenklasse detektieren lassen. Zur Nachführung werden typische Belichtungszeiten von einer Sekunde verwendet. Das beigefügte Bild zeigt die Supernova in M82 (gelber Pfeil) bei einer Belichtungszeit von einer Sekunde, aufgenommen mit dem FPI über den SOFIA-Primärspiegel.

Zu beachten ist, dass im Gesichtsfeld des Imagers unterschiedliche "Geisterbilder" auftreten, hervorgerufen durch Reflexionen an den Spiegelflächen des Tertiärspiegels. Je nach Form der Geisterbilder können quasi echte Sterne optisch vorgetäuscht werden. Bei der Auswahl der Nachführsterne müssen die Teleskop-Operateure also darauf achten, dass nur tatsächliche Sterne als Leitobjekte ausgewählt werden. Auf der Abbildung markiert der rote Pfeil ein Geisterbild.

 

Supernova SN2014J in M82, aufgenommen mit der Nachführkamera in der Fokalebene von SOFIA (Belichtungszeit eine Sekunde) während Flug 141 vom 30. auf den 31. Januar 2014.
Quelle: SOFIA-Observatorium NASA/DLR, D. Lilienthal.

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Über den Autor

Dr. Dietmar Lilienthal ist seit 15 Jahren im SOFIA-Projekt tätig und hat die elektrische und S/W-Integration des SOFIA-Teleskops in die 747SP in den USA mit begleitet. Außerdem hat er die vertraglichen Voraussetzungen für die Gründung des Deutschen SOFIA Instituts (DSI) an der Universität Stuttgart geschaffen. zur Autorenseite

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