Bei seinem ersten wissenschaftlichen Einsatz hat das neue Flugzeug-basierte Ferninfrarot-Spektrometer FIFI-LS (Field-Imaging Far-Infrared Line Spectrometer) die Geburt neuer Sterne im Orionnebel sowie in neun weiteren Himmelsregionen erforscht.
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) hat wichtige Daten zur Sternentstehung gesammelt und gleichzeitig seine Einsatzfähigkeit unter Beweis gestellt. Neben dem Ferninfrarot-Spektrometer GREAT auf der umgebauten Boeing N747NA ist somit das zweite deutsche SOFIA-Instrument erfolgreich in die Betriebsphase gestartet.
Sternentstehung nach Abkühlung von Staub- und Gaswolken
Rund 1.300 Lichtjahre von der Erde entfernt in unserer Milchstraße liegt der 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 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 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.
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.
Testflüge der Fliegenden Sternwarte – Heimatbasis Palmdale
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."
Bereits im November 2013 wurde FIFI-LS nach Palmdale, Kalifornien geliefert, wo sich die Heimatbasis der fliegenden Sternwarte SOFIA befindet, und abschließend für seinen ersten Einsatz vorbereitet. Anfang März und Mitte April 2014 fanden jeweils zwei erfolgreiche Testflüge statt, auf denen Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker die Funktions- und Leistungsfähigkeit des Spektrometers ausgiebig überprüfen konnten.
Entwickelt und gebaut wurde FIFI-LS zunächst vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE) in Garching und ab 2012 vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart unter der Leitung von Alfred Krabbe. Das an der Universität Stuttgart angesiedelte Deutsche SOFIA Institut (DSI) koordiniert für die deutsche Seite den Betrieb der fliegenden Sternwarte.
