Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Moleküle und Sternentstehung in der Milchstraße

10.05.2012
Das Astroflugzeug SOFIA hat die erste Serie von Wissenschaftsflügen mit dem in Deutschland gebauten GREAT-Empfänger abgeschlossen.

Die Ergebnisse werden nun in einer speziellen Ausgabe der Zeitschrift "Astronomy & Astrophysics" (Volume 542, vom 10. Mai) veröffentlicht, ergänzt mit Berichten über die dem GREAT-Empfänger zugrunde liegende Technologien.


Die Aufnahme zeigt das farbenprächtige Sternentstehungsgebiet um den Stern Rho Ophiuchi in ca. 400 Lichtjahren Entfernung. Die Position des massearmen Protosterns IRAS16293-2422 ist mit einem roten Kreis markiert; in dieser Richtung konnte das Molekül OD, also deuteriertes Hydroxyl, erstmalig im Weltraum nachgewiesen werden. Das mit dem GREAT-Empfänger an Bord von SOFIA beobachtete Spektrum zeigt die Moleküllinie bei einer Frequenz von 1,3915 Terahertz (oder 0,215 mm Wellenlänge). Das OD-Molekül (rot: Sauerstoff, grau: Deuterium) ist eine Isotopenvariante von Hydroxyl (OH), bei der das Wasserstoffatom durch sein schwereres Isotop Deuterium ersetzt wurde. OD markiert einen wichtigen Zwischenschritt auf Weg zur Bildung von Wasser im Universum, und mag als chemische Zeitmarke in den Frühphasen der Sternentstehung dienen. Der helle gelblich leuchtende Stern unten links ist Antares im Sternbild Skorpion, einer der hellsten Sterne überhaupt am Himmel. Rechts von Antares ist der Kugelsternhau
Bildrechte: Spektrum: MPIfR/B. Parise, Hintergrund-Foto: ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard).


Das Ferninfrarot-Spektrometer GREAT (auf dem Bild in senkrechter Position) ist innerhalb der Druckkabine an den Teleskopflansch am Gegengewicht des Teleskops angeschlossen. Während des Fluges bewegt sich GREAT in einem Winkelbereich von ±20 Grad von der Senkrechten. Das Teleskop (auf dem Bild ist das Gegengewicht in 45-Grad-Stellung in Blau sichtbar) kann dem astronomischen Objekt in einem Winkelbereich zwischen 25 und 65 Grad von der Senkrechten folgen.
Foto: R. Güsten/MPIfR.

Die Vielseitigkeit dieses neuen Forschungsinstruments zeigt sich in Berichten über die Erstentdeckung von zwei neuen Molekülen im Weltraum und Untersuchungen zu unterschiedlichen Phasen der Sternentstehung. GREAT wurde von einem Konsortium deutscher Forschungsinstitute unter Leitung von Rolf Güsten (MPI für Radioastronomie) entwickelt.

Die erste Serie wissenschaftlicher Beobachtungsflüge mit dem "German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies" (GREAT) an Bord des Stratosphären-Observatoriums für Infrarotastronomie (SOFIA) wurde im November 2011 erfolgreich abgeschlossen. Knapp ein halbes Jahr später werden nun die Ergebnisse in der renommierten europäischen Wissenschaftszeitschrift "Astronomy & Astrophysics" veröffentlicht. Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern berichtet in insgesamt 22 Einzelbeiträgen über die einzigartigen wissenschaftlichen Ergebnisse sowie über die dem Experiment zugrunde liegenden Technologien von GREAT.

SOFIA, ein Gemeinschaftsprojekt der amerikanischen Raumfahrtorganisation NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), betreibt ein Teleskop von 2,70 m Durchmesser in einer umgebauten Boeing 747SP. SOFIA fliegt in Höhen bis zu 13700 m und ermöglicht damit den Zugang zu astronomischen Signalen bei ferninfraroten Wellenlängen, die ansonsten vom Wasserdampf in der Erdatmosphäre absorbiert würden. SOFIA, weltweit das einzige Flugzeug-Observatorium im Einsatz, öffnet so den Himmel für hochauflösende Spektroskopie im fern-infraroten Spektralbereich mit dem GREAT-Empfänger.

"Die hohe Auflösung des GREAT-Spektrometers ist speziell dafür ausgelegt, die Physik und Chemie des interstellaren Gases und den Lebenszyklus der Sterne zu erforschen, von ihrer frühen embryonalen Phase noch innerhalb der Geburtswolke bis zum Tod des entwickelten Sterns, bei dem die Hülle wieder zurück in den umgebenden Raum geschleudert wird", sagt Rolf Güsten vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie, der leitende Wissenschaftler des GREAT-Projekts. "Diese phantastischen Ergebnisse bereits aus den ersten Wissenschaftsflügen sind der Lohn für unsere langjährige Entwicklungsarbeit und unterstreichen das wissenschaftliche Potential der Ferninfrarot-Spektroskopie mit Flugzeug-Observatorien."

Viele der hier präsentierten Veröffentlichungen erforschen den Sternentstehungsprozess in seinen allerfrühesten Phasen, in denen der embryonale Stern noch in heftiger Wechselwirkung mit den umgebenden Molekülwolken steht - er zerstört seine Geburtswolke, heizt das umgebende Material auf und ionisiert es. Die hohe spektrale Auflösung von GREAT ermöglicht es, durch die Untersuchung der Emission des ionisierten Kohlenstoffs in einer Reihe von Sternentstehungsgebieten das Geschwindigkeitsfeld des Gases in der umgebenden Molekülwolke aufzulösen. In den Hüllen von drei Protosternen gelang GREAT der direkte Nachweis des Kollaps der protostellaren Hüllen, was unmittelbar Rückschlüsse auf die dynamischen Prozesse bei der Entstehung eines Sterns erlaubt.

Zwei neue Moleküle wurden erstmalig im Weltraum nachgewiesen: OD, eine isotopische Variante von Hydroxyl (OH), bei der das Wasserstoffatom durch sein schwereres Isotop Deuterium ersetzt wurde, sowie das Sulfanyl-Radikal SH. Eine technologische Meisterleistung stellen erste spektroskopische Beobachtungen bei einer Frequenz von 2,5 Terahertz (0,120 mm Wellenlänge) dar; damit wird neues astrophysikalisches Territorium erkundet. Weiterhin wurde die Hülle eines Sterns in der Spätphase seiner Entwicklung untersucht, die durch den heißen Stern im Inneren aufgeheizt und ionisiert wird, sowie die heftige (Schock-)Wechselwirkung eines Supernova-Überrests mit dem umgebenden interstellaren Medium. Die physikalische Natur der zirkum-nuklearen Gasscheibe im Zentrum der Milchstraße wurde erforscht, die letztendlich das massereiche Schwarze Loch mit Materie anfüttert, sowie die Sternentstehung im Zentralbereich der nahen Galaxie IC342.

"Die reiche Ernte von wissenschaftlichen Resultaten bereits aus der allerersten Beobachtungskampagne mit SOFIA und unserem GREAT-Empfänger gibt einen guten Eindruck des gewaltigen wissenschaftlichen Potentials, das in diesem Flugzeug-Observatorium steckt", so Jürgen Stutzki von der Universität Köln, stellvertretender Projektleiter von GREAT. "SOFIA wird den rasanten technologischen Fortschritt insbesondere im Bereich der Terahertz-Technologie unmittelbar nutzen. Instrumente wie GREAT können, fortlaufend an die neuesten Entwicklungen angepasst, stets im Grenzbereich des technologisch möglichen eingesetzt werden und versprechen so aufregende astronomische Entdeckungen für die kommenden Jahre."

Die nächste Flugserie mit GREAT ist für den Spätherbst dieses Jahres geplant, dann bereits erweitert um Detektoren, die bis zu 4,7 Terahertz (0,063 mm) Wellenlänge arbeiten.

GREAT, der "German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies", ist ein Empfänger für spektroskopische Ferninfrarot-Beobachtungen in einem Frequenzbereich von 1,25 bis 5 Terahertz (60-240 µm Wellenlänge), der von bodengebundenen Observatorien aus wegen der mangelnden atmosphärischen Transparenz nicht mehr zugänglich ist. Dieser Empfänger kommt als Instrument der ersten Generation am Flugzeug-Observatorium SOFIA zum Einsatz. GREAT wurde durch ein Konsortium deutscher Forschungsinstitute (MPIfR Bonn und KOSMA/Universität zu Köln, in Zusammenarbeit mit dem MPI für Sonnensystemforschung und dem DLR-Institut für Planetenforschung) entwickelt und gebaut. Projektleiter für GREAT ist Dr. Rolf Güsten (MPIfR). Die Entwicklung des Instruments ist finanziert mit Mitteln der beteiligten Institute, der Max-Planck-Gesellschaft und der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

SOFIA, das "Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie" ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundes (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie), 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, in den Vereinigten Staaten von der Universities Space Research Association (USRA), Columbia, Md.

Veröffentlichungen auf der Grundlage von ersten Wissenschaftsflügen mit der amerikanischen IR-Kamera FORCAST an Bord von SOFIA wurden kürzlich in der US-amerikanischen Wissenschaftszeitschrift "Astrophysical Journal Letters" (Band 749) herausgebracht und in einer separaten Pressemeldung vorgestellt.

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpifr-bonn.mpg.de
http://www.mpifr-bonn.mpg.de/public/pr/pr-great-may2012-dt.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert
09.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Elektronenautobahn im Kristall
09.12.2016 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie