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Die Zukunft der Infrarot- & Submillimeter-Astronomie

July 23, 2021 /

[Picture: DSI]

Die Zukunft der Infrarot- & Submillimeter-Astronomie

Vom 26. – 28. Juli veranstaltet das Deutsche SOFIA Institut der Universität Stuttgart den Online-Workshop „The Future of Airborne Infrared/Submm Astronomy: Prospects and Opportunities“.
Etwa die Hälfte der Energie, die seit der Entstehung des Universums von allen Sternen abgestrahlt wurde, ist im Laufe der Zeit von Staub und Gas absorbiert und bei Infrarot- und Submm-Wellenlängen wieder emittiert worden, also bei Wellenlängen zwischen 780 Nanometern und 1 Millimeter. Der größte Teil dieses Spektralbereichs kann allerdings unsere Erdatmosphäre nicht durchdringen und somit nicht vom Boden aus beobachtet werden. Eine Vielzahl spannender astrophysikalischer Fragestellungen von der Rolle des Staubs in den frühen Stadien der Galaxienbildung über den Energiehaushalt des interstellaren Mediums bis hin zur Entstehung von Sternen und Planeten, können aber nur mit Hilfe dieser Infrarot- und Submm-Daten ergründet werden.

WorkshopposterCredit: DSI

Erster von zwei Workshops
Der jetzt stattfindende Workshop ist der erste von zweien, in dessen Rahmen sich über 200 Experten und Expertinnen mit der Frage beschäftigen, welches die zur Zeit wichtigsten Fragestellungen der Infrarot- und Submm-Astronomie aus europäischer Sicht sind.  Da in den kommenden zehn Jahren keine neuen Weltraumobservatorien für diese von der Atmosphäre absorbierten Wellenlängen geplant sind, ist die fliegende Sternwarte SOFIA - zusammen mit neuen ballongetragenen Missionen - die derzeit einzige Möglichkeit, derartige Informationen aus dem Kosmos zu erhalten. Außerdem bieten SOFIA als auch ballongestützte Observatorien gegenüber Satellitenobservatorien eine Reihe von Vorteilen in Bezug auf Kosten, Vielseitigkeit und der Nutzung neuster Technologien.

Die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele aus dem ersten Workshop im Juli 2021 sollen anschließend in einen zweiten einfließen, der für November 2021 geplant ist. Dann soll über innovative Instrumentierung gesprochen werden, die Antworten auf die im ersten Workshop identifizierten wissenschaftlichen Fragestellungen geben kann. Zwei Instrumente, die derzeit an Bord von SOFIA erfolgreich betrieben werden, sind bereits in Deutschland entwickelt worden: FIFI-LS das Field- Imaging Far- Infrared Line- Spectrometer der Universität Stuttgart und GREAT der German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und der Universität zu Köln. Mit der dadurch an deutschen Forschungseinrichtungen vorhandene Expertise und der seither fortgeschrittenen technischen Entwicklung rücken weitaus leistungsfähigere Geräte in den Bereich der Möglichkeiten.

Gemeinsames Ziel der beiden Workshops ist es, eine europäische Perspektive für Infrarot- und Submm-Instrumente zu formulieren, die alle flugzeug- oder ballongestützten Plattformen einschließt. Nach Abschluss des zweiten Workshops werden die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele aus dem ersten und die Instrumentierungslösungen aus dem zweiten Workshop in einem sogenannten „White Paper“ zusammengefasst und publiziert. Damit ergibt sich eine gute Referenz, auf die sich zukünftige Projekte in diesem Bereich beziehen können.

NASA legt SOFIA Instrumenten-Roadmap für die nächsten zehn Jahre fest
Kürzlich hat die NASA bereits ihren SOFIA Instrumenten-Plan für die nächsten zehn Jahre festgelegt. Darin wird im ersten Schritt das Instrument HAWC+, die „High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus“, bis Ende 2023 mit vier neuen Detektoren aufgerüstet. Damit können Astronomen und Astronominnen Magnetfelder, die bei der Entstehung von Galaxien und der Bildung von Sternen eine wichtige Rolle spielen, bis zu viermal schneller als bisher kartieren. Zusätzlich plant NASA bis 2027 bzw. 2031 insgesamt zwei weitere Instrumente zu entwickeln, mit denen sich SOFIAs Fähigkeit, neue Entdeckungen zu machen, noch weiter steigert. Für das erste Instrument bieten sich zwei Optionen an: Zum einen ein Spektrometer das die physikalischen Parameter und die chemische Zusammensetzung von Staubscheiben um junge Sterne in den frühesten Phasen der Planeten­entstehung bestimmen kann. Zum anderen ein sogenannter Terahertz-Mapper, der auf dem Erfolg von GREAT aufbauen soll, aber weitaus mehr Detektoren erhalten soll. Forscher und Forscherinnen können damit die Radialgeschwindigkeiten von Molekülen in Sternentstehungsregionen in der Milchstraße und in nahen Galaxien großflächig kartieren und damit die verschiedenen Einflüsse der Sternenentstehung im Universum noch detaillierter verstehen. Die NASA kann allerdings in den ersten 5 Jahren nur eine dieser Möglichkeiten realisieren. Ein zweites Instrument zu dieser Zeit wird nur mit deutscher, bzw. europäischer Unterstützung möglich sein.

NGC1068Magnetfelder in NGC 1068 oder M77, die von SOFIA beobachtet wurden, sind als Stromlinien über einem aus sichtbarem Licht und Röntgenstrahlen zusammengesetzten Bild der Galaxie vom Hubble Space Telescope, dem Nuclear Spectroscopic Array und dem Sloan Digital Sky Survey dargestellt.
Credit: NASA/SOFIA; NASA/JPL-Caltech/Roma Tre Univ.

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 SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Förderkennzeichen 50OK0901, 50OK1301 und 50OK1701) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Der wissenschaftliche Betrieb wird auf deutscher Seite vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert, auf amerikanischer Seite von der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.

 

Contact mehlert@dsi.uni-stuttgart.de
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