Schattenjagd: Zur rechten Zeit am rechten Ort

July 2, 2015 /

SOFIA konnte über dem Pazifik durch den Schatten von Pluto fliegen und seine Atmosphäre untersuchen

Ein besonderes Ereignis hat sich am Morgen des 30. Juni (Ortszeit) am neuseeländischen Nachthimmel abgespielt, als Pluto genau zwischen einem weit entfernten Stern und der Erde vorbeizog. Von hinten durch den Stern angestrahlt, hat der Zwergplanet einen Schatten auf die Erdoberfläche geworfen, der mit rund 85000 Kilometer pro Stunde über den Pazifischen Ozean raste. Eine solche Bedeckung bietet Astronomen eine seltene Gelegenheit, Pluto und seine dünne Atmosphäre zu untersuchen – aber nur, wenn Instrumente und Beobachter zur rechten Zeit am rechten Ort sind. Das weltweit einzige Observatorium, das sich nach Bedarf direkt im Schatten einer solchen Okkultation positionieren kann, ist SOFIA.

Plutookkultation mit SOFIA beobachtet
Illustration von SOFIAs Flug durch den Schatten von Pluto, den er bei der Sternbedeckung auf die Erde geworfen hat Das Licht des Hintergrundsternes ermöglcht eine Analyse von Plutos Atmosphäre (copyright: NASA/SOFIA/USRA/ASP/L. Proudfit).

SOFIA – normalerweise in Palmdale, Kalifornien beheimatet – ist zur Zeit für eine sechswöchige Forschungskampagne  in Christchurch, Neuseeland stationiert und beobachtet von dort aus noch bis zum 24. Juli rund 40 Himmelsobjekte des Südhimmels. Die Bedeckung des Sternes UCAC 4347-1165728 durch Pluto, wurde mit der vom DSI entwickelten, neuen Nachführkamera (Focal Plane Imager + , FPI+) und mit den Instrumenten HIPO 1 und FLITECam 2 an Bord aufgezeichnet.

Vorhersage des Schattens
Die drei durchgezogenen Linien zeigen das Zentrum und die Ränder des Plutoschattens, wie er sich von SW nach NE über die Erdoberfläche bewegt hat (copyright: MIT).

Dank der hervorragenden Vorarbeit des Forscherteams um Mike Person vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) konnte der Verlauf des Schattens zuverlässig vorhergesagt und SOFIA auf den richtigen Kurs gebracht werden. Selbst eine letzte Korrektur der Schattenposition um 200 km nach Norden, die gerade mal vier Stunden vor der Bedeckung – also erst nach dem Abflug von SOFIA in Christchurch – aus neuen astrometrischen Daten aus Chile abgeleitet wurde, konnte vom SOFIA Team berücksichtigt werden. Pünktlich zum vorhergesagten Zeitpunkt sank das Signal des verfinsterten Sterns für rund 90 Sekunden um etwa zwei Magnituden ab. Bei voller Bedeckung – also nach der halben Zeit – konnte der sogenannte „Central Flash“ gemessen werden, bei dem das Signal des Sterns kurzfristig durch die Lichtbrechung der Plutoatmosphäre fokussiert und somit verstärkt wird. Die starke Ausprägung dieses zentralen Signals ist der Beweis dafür, dass die Piloten SOFIA genau in die Mitte des Schattenpfades manövriert haben.

 
FPI+DSI Crew während der Bedeckung
Die ersten Daten der Bedeckung erscheinen auf dem Bildschirm. Das SOFIA-Team ist sichtlich zufrieden. Von links nach rechts: Holger Jakob, Heinz Hammes, Enrico Pfüller, Jürgen Wolf, Manuel Wiedemann (copyright: NASA, Carla Thomas).

Die Echtzeitanzeige des FPI+ konnte so direkt die gemessene Lichtkurve und den Erfolg des Fluges sichtbar machen. Die begeisterten Ausrufe der DSI Mannschaft führten dazu, dass sich fast alle der etwa 30 Wissenschaftler, Ingenieure und Gäste an Bord um den Bildschirm des FPI+ versammelten. "Isn't that something?", fragte der überglückliche Erick Becklin, wissenschaftlicher Berater des SOFIA Programms, "Congratulations!" Und Maureen Savage, Instrumentenwissenschaftlerin von FLITECAM fügte hinzu: "This is so cool, best observing ever!"

Das Timing konnte kaum besser sein, denn am 14. Juli wird die NASA Mission „New Horizons“ bei ihrem Vorbeiflug die dichteste Annäherung an Pluto vollführen und den Zwergplaneten erstmals aus nächster Nähe untersuchen können. Die für astronomische Begriffe zeitgleichen Beobachtungen von SOFIA und New Horizons mit unterschiedlichen Instrumenten machen es möglich, künftige Pluto-Untersuchungen zu kalibrieren und somit den Zwergplaneten und seine Atmosphäre besser zu verstehen.

Jürgen Wolf, Enrico Pfüller und Manuel Wiedemann vom DSI, freuten sich riesig über den Erfolg. "Jetzt können wir auf viele weitere, spannende Messungen mit unserer Kamera hoffen", sagte Wolf. Und das mit Recht, ist der FPI+ doch seit einigen Wochen als Facility Instrument von SOFIA etabliert und wird der astronomischen Gemeinde ab 2016 offiziell zur wissenschaftlichen Nutzung angeboten.

1 - HIPO - High-speed Imaging Photometer for Occultations
2 - FLITECAM - First Light Infrared TEst CAMera

Links:

Bildmaterial:

Pressefeedback zur Plutookkultation:

  Kontakt: Dörte Mehlert, Email: mehlert@dsi.uni-stuttgart.de; Tel.:0711 - 685-69632

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