Erfolgreiche Inbetriebnahme von FIFI-LS

In den vergangenen Tagen haben die ersten Flüge zur Inbetriebnahme von FIFI-LS, dem „ Field-Imaging Far-Infrared Line Spectrometer“ der Universität Stuttgart stattgefunden und das Instrument hat bestanden! Bereits am Freitag, den 7. März um 20:02 Uhr, Ortszeit, hob SOFIA das erste Mal mit FIFI-LS an Bord von der kürzlich umbenannten NASA Science and Aircraft Integration Facility (SAIF, vorher DAOF) in Kalifornien ab, um das Fern-Infrarotspektrometer im Flug zu erproben.

FIFI-LS ist erstmals an das SOFIA Teleskop montiert. “Fifi“ der Maskottchen-Dackel (auf dem Instrument) ist natürlich immer mit dabei (Copyright: DSI).

Schon nach diesem mit Spannung erwarteten ersten Testflug war nicht nur Alfred Krabbe – FIFI-LS Projektleiter vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) sichtlich erleichtert: „Als unser erstes Objekt VY Cma direkt im Zentrum des Bilddetektors auftauchte, wurde das mit großem Applaus gefeiert und überall waren glückliche Gesichter zu sehen. Wir konnten sofort fokussieren und direkt mit den Beobachtungen beginnen.“Zusammen mit seinem Team aus Technikern, Wissenschaftlern und Ingenieuren hatte Alfred Krabbe in den letzten Wochen und Monaten mit Hochdruck auf diesen Moment hingearbeitet.

Die erste FIFI-LS Aufnahme des etwa 3000 Lichtjahre entfernten Planetarischen Nebel NGC 6543 (Katzenaugennebel) bei einer Wellenlänge von 51,815 µm, die einer prominenten Linienfarbe des zweifach ionisiertem Sauerstoffs [OIII] entspricht (links; Copyright: FIFI-LS Team). Jedes der 25 quadratischen Bildelemente (Pixel) hat eine Größe von 6 mal 6 Bogensekunden,was bei der Entfernung von NGC 6543 einer Ausdehnung von etwa einem Zehntel Lichtjahr entspricht. Zum Vergleich ist rechts die Aufnahme von NGC 6543 vom  „ Nordic Optical Telescope“ (La Palma, Spain) in den Filtern [N II] λ6584 Å (=rot) und [O III] λ5007 Å (= blau und grün; Copyright: R.L.M. Corradi -Isaac Newton Group- and D. Goncalves - Instituto de Astrofísica de Canarias).

Mit Hilfe mehrerer Punktquellen wie zum Beispiel dem Kleinplaneten Ceres wurde die innere Rotationsachse des hochkomplexen Messgerätes zunächst entsprechend der Achse des Teleskops ausgerichtet und das Verhalten des Bildfeldrotators bei seiner Betriebstemperatur von 77K getestet. Auf den beiden anschließenden Flügen am 10. und 12. März konnte das Team um Alfred Krabbe erfolgreich die ersten Empfindlichkeitstests und Flusskalibrationen durchführen. Dazu haben die Forscher am 12. März den etwa 3000 Lichtjahre entfernten Planetarischen Nebel NGC 6543 (Katzenaugennebel) beobachtet, der sich ideal zur Wellenlängenkalibration von FIFI-LS eignet. Hierzu haben sie eine Aufnahmeserie bei der Wellenlänge von 51,815 µm gemacht, die einer prominenten Linienfarbe des zweifach ionisierten Sauerstoffs [OIII] entspricht. Seit das Infrared Space Observatory (ISO) 1998 seinen Betrieb eingestellt hat, ist es das erste Mal, dass diese Linienfarbe beobachtet werden konnte. Mit dieser nun von FIFI-LS erstellten Karte ist es außerdem zum ersten Mal gelungen, das Zentrum von NGC 6543 in dieser Linienfarbe räumlich aufzulösen. Aus der Breite und dem Profil der einzelnen Linien können Astronomen Informationen über die Geschwindigkeiten und die Kühlmechanismen in den sich ausdehnenden Nebeln gewinnen. 

Das FIFI-LS Team verfolgt gespannt die ersten Beobachtungen von FIFI-LS. Hintere Reihe von links: Alfred Krabbe, Felix Rebell, Leslie Looney, Vordere Reihe von links: Sebastian Colditz, Bill Wohler, Christian Fischer (Copyright: Walfried Raab).

In den nächsten Wochen wird das FIFI-LS Team die gewonnenen Testdaten genau auswerten und ggf. die Einstellungen am Instrument anpassen und optimieren. Mitte April finden dann weitere Beobachtungsflüge statt und direkt im Anschluss soll FIFI-LS  die ersten offiziellen wissenschaftlichen Beobachtungen für die astronomische Gemeinschaft vornehmen. 

Die Spiegel im Innern von FIFI-LS (Copyright: DSI).

Als 3D-Spektrometer nutzt FIFI-LS die kostbare Beobachtungszeit an Bord von SOFIA höchst effizient aus, indem es nicht nur einfach Bilder aufnimmt, sondern zusätzlich - mit Hilfe eines höchst komplexen Spiegelsystems (siehe Bild 2b) - für jeden Bildpunkt spektrale Informationen detektiert. Erst die Fülle der mit FIFI-LS gewonnenen Informationen ermöglicht es, spezielle physikalische Prozesse im Weltraum zu identifizieren und besser zu verstehen. Das Instrument arbeitet im ferninfraroten Wellenlängenbereich von ca. 45 bis 210 μm und kann unter anderem das interstellare Medium sowie Sternentstehungsgebiete in unserer Milchstraße oder benachbarten Galaxien untersuchen. 

Ein glückliches FIFI-LS Team vor dem montierten Instrument. Vordere Reihe von links: Sebastian Colditz, Felix Rebell, Fabio Fumi, Erik Starman. Hintere Reihe von links: Aaron Bryant, Simon Beckmann, Leslie Looney, Rainer Hönle, Alfred Krabbe, Christian Fischer (Copyright: DSI).

Bereits am 28. Februar wurde FIFI-LS an das SOFIA Teleskop montiert. In der darauf folgenden Woche haben über zwei Nächte verteilt ausgiebige Bodentests stattgefunden. Schon dabei zahlte sich die professionelle Vorbereitung des IRS Teams auf die Inbetriebnahme von FIFI-LS aus: „Das war die problemloseste Inbetriebnahme von einem neuen Instrument am SOFIA-Teleskop, die ich bislang erlebt habe“ bestätigt Randy Grashuis, Missionsdirektor des amerikanischen SOFIA Flugteams.

Detailiertere Informationen zu FIFI-LS finden Sie unter
https://www.irs.uni-stuttgart.de/en/research/airborne-astronomy-and-extraterrestrial-space-flight-missions/fifi-ls/

und

https://www.sofia.usra.edu/science/instruments/fifi-ls