Blickpunkt SOFIA - Deutsches SOFIA Institut
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Blickpunkt Kontakt Deutsches SOFIA Institut Prof. Dr. Alfred Krabbe Pfaffenwaldring 29 70 569 Stuttgart Tel.: (0711) 685-623 79 E-Mail: [email protected] www.dsi.uni-stuttgart.de Ansprechpartner Leitung: A. Krabbe Geschäftsführung: J. Wagner, T. Wegmann Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit: D. Mehlert Verantwortlich im Auftrag der Universität Stuttgart: IRS – Institut für Raumfahrtsysteme SOFIA Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie Blickpunkt SOFIA Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie 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 Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie 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. Einführung Galaxien und das galaktische Zentrum Das interstellare Medium der Milchstraße Die Bildung von Sternen und Planeten Die Wissenschaft der Planeten Zusammenfassung 1 Einführung Das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie (SOFIA) ist ein leistungsfähiges Flaggschiff in der Forschungsflotte der NASA (National Aeronautics and Space Administration) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Als weltweit einzige fliegende Sternwarte wird SOFIA sowohl die wissenschaftliche Forschung als auch die öffentliche Wahrnehmung beeinflussen. Von SOFIA’s enormen Potential überzeugt, ging das DLR eine Partnerschaft mit der NASA ein und trägt 20 Prozent von SOFIA’s Entwicklungs- und Betriebskosten. In dieser internationalen Zusammenarbeit werden Wissenschaftler diesund jenseits des Atlantiks zusammen forschen und gemeinsam profitieren können. An Bord von SOFIA führen erfahrene Astronomen umfassende Untersuchungen zu vielfältigen kosmischen Objekten durch. Diese Daten werden maßgeblich zum Verständnis der Struktur und der Entwicklung unseres Universums beitragen. Ebenfalls werden Lehrer, junge Wissenschaftler in der Ausbildung und Journalisten die Möglichkeit bekommen, als Beobachter mit SOFIA zu fliegen. So wird diese Sternwarte ein wertvoller öffentlicher Botschafter der Forschung sein und gleichzeitig als Bildungsplattform den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Anforderungen auf einmalige Weise gerecht werden. Der Kern von SOFIA ist ein in Deutschland gebautes Teleskop mit einem Hauptspiegel von 2,7 Metern Durchmesser, das in eine von der NASA zur Verfügung gestellten und umgebauten Boeing 747-SP (Abbildung oben) installiert wurde. Da die Beobachtungen in Flughöhen von bis zu 14 Kilometern durchgeführt werden, befindet sich das Observatorium oberhalb von 99 Prozent des atmosphärischen Wasserdampfes und anderen infrarot-absorbierenden Gasen. Dadurch werden Ausblicke ins Universum ermöglicht, die vom Erdboden aus nicht möglich sind (Grafik 1). SOFIA wird mit einer Vielzahl modernster und schnell austauschbarer Instrumente astronomische Objekte innerhalb eines umfassenden Wellenlängenbereichs von 0,3 µm bis 1.600 µm erkunden. Es ist geplant, dass SOFIA internationalen Teams von Wissenschaftlern in den nächsten zwei Jahrzehnten annähernd 20.000 wissenschaftliche Beobachtungsstunden in großer Höhe bieten wird. Pro Jahr sollen mehr als 100 wissenschaftliche Projekte mit Hilfe eines strengen Begutachtungsprozesses ausgewählt werden. Herausragende und überraschende Entdeckungen werden die Entwicklung von zukünftiger Technologie inspirieren – Technologie, die umgehend in neuen SOFIAInstrumenten getestet werden kann. 2 3 Blickpunkt SOFIA – Einführung Blickpunkt SOFIA – Einführung Seit jeher denkt der Mensch über seinen Ursprung und seine Bestimmung nach. Dabei stoßen wir auf einen unaufhörlichen und dynamischen Kreislauf der Materie im Weltall: Die Grundbausteine des Lebens werden erzeugt und verwandelt, zerstört und wieder verwendet, um neue Sterne und andere Himmelskörper entstehen zu lassen. Hinweise auf die physikalischen und chemischen Prozesse der kosmischen Entwicklung liegen vor uns in den Weiten des Universums. wellenbereich abdecken können und besteht aus einer ausgewogenen Mischung aus abbildenden Kameras und hochauflösenden Spektrometern. Ein wesentlicher Vorteil von SOFIA ist die Möglichkeit, permanent neue Instrumente mit den modernsten Technologien zu entwickeln und zu verwenden. Auch können bestehende Geräte ständig verbessert werden. Tausende junger Naturwissenschaftler und Ingenieure haben die Möglichkeit, ihre Fähigkeiten zu erproben und eigene Erfahrungen zu sammeln, indem sie neue Instrumente entwickeln und anwenden. Ob Student, Astronom, Ingenieur oder Techniker – von ihrer Erfahrung mit SOFIAs zukunftsweisenden Technologien werden alle gleichsam profitieren können. Mit Hilfe von SOFIA wird es möglich sein, die Einzelheiten dieser verschiedenen Abschnitte von der benachbarten Venus bis zu den weit entfernten Galaxien aufzuklären. Große und kleine Himmelskörper senden messbare „Fingerabdrücke“ von den Details des Universums außerhalb unseres direkten Zugriffs. Wenn SOFIA diese Signale auffängt, können Astronomen den Kreislauf der Materie, von den Staubwolken zu den Sternen und Planeten und wieder zurück, verfolgen. Infrarotbeobachtungen dieser Materie werden zukünftig unser Verständnis vom Aufbau und der Entwicklung folgender kosmischer Objekte erweitern: Mauna Ke a – Galaxien, einschließlich unserer eigenen, und die Rolle, die massive schwarze Löcher in ihrer Entwicklung spielen – Sterne, einschließlich der Chemie und Physik ihrer Ursprungsmaterie – Die grundlegenden Bausteine des Lebens und ihre Überlebensfähigkeit in anderen planetaren Systemen – Planetensysteme und die Anfangsbedingungen in unserem eigenen Sonnensystem – Eiskörper in unserem Sonnensystem und die Einschlüsse von flüchtiger Materie in den Gesteinsplaneten. Wellenlänge in µm SOFIA Ein großer Vorteil SOFIAs gegenüber erdgebundenen oder Weltraumteleskopen ist ihre geografische Unabhängigkeit. So kann sie zu jeder Zeit an jeden Ort der Erde fliegen, um zum Beispiel zeitlich begrenzte Ereignisse wie die Bedeckungen von Sternen durch Planeten, vergleichbar den Sonnenfinsternissen, zu beobachten. Diese Phänomene sind immer nur wenige Minuten von bestimmten Standorten aus zu sehen und enthüllen beispielsweise die Struktur planetarer Atmosphären. SOFIA wird auch dann zum Einsatz kommen, wenn außergewöhnliche, zeitlich begrenzte Ereignisse stattfinden: Etwa Supernovae, Kometen, die in die Sonne oder auf Planeten stürzen, aber auch Asteroiden und Kometen, die sich der Erde nähern. Wellenlänge in µm Weltraumsatelliten beherbergen nach ihrem Start nur bedingt neue Technologie, da von der Planung des Konzepts bis zum Start meistens zehn oder sogar mehr Jahre vergehen. Die erste Generation von neun US-amerikanischen und deutschen SOFIA-Instrumenten wird Wellenlängen zwischen dem sichtbaren und dem Mikro- Grafik 1 vergleicht die typische atmosphärische Durchlässigkeit in einer Höhe von 14.000 m (SOFIA) mit der atmosphärischen Durchlässigkeit in Mauna Kea (4.200 m) in einer sternenklaren Nacht. Das Stratosphären-Observatorium SOFIA kann atmosphärische Störungen nahezu ausschalten und ist damit eher einem Weltraumteleskop vergleichbar. 4 5 Blickpunkt SOFIA – Einführung Blickpunkt SOFIA – Einführung Grafik 2 (oben) und Grafik 3 (rechts): Angelegt für den Zeitraum von 2010 bis etwa 2030, wird SOFIAs Lebens- und Flugdauer das Observatorium zu einer Forschungseinrichtung erster Wahl machen, wenn es um Astronomie im Bereich des Fernen Infrarot und der Submillimeter-Wellenlängen geht. In dieser Zeit wird es über große Strecken die einzig verfügbare Einrichtung für Wellenlängen im Spektralbereich von 0,3 µm bis 1200 µm und für hochauflösende Spektroskopie sein. Die Missionen „SPICA“ und „SAFIR“ sind bisher nicht formal bestätigt. Die Wirkungsdauer der „SAFIR-Mission“ ist gegenwärtig unbestimmt. interessierten Laien bis zum hochspezialisierten Wissenschaftler dienen. Profitieren werden alle von diesem außergewöhnlichen Observatorium. Im Rahmen des SOFIA-Bildungsprogramms werden: Für den Laien kann man SOFIAs Aufgabe wie folgt beschreiben: Astronomen können die weit verstreuten energetischen „Fingerabdrücke“ von Materie zurückverfolgen, da das Universum kontinuierlich Himmelskörper neu bildet und umgestaltet und dabei seine diffuse Umgebung mit verändert. Die Suche nach den physikalischen und chemischen Ursprüngen von Leben ist in den letzten zehn Jahren immer weiter ausgereift und hat die öffentliche Neugierde geweckt. SOFIA und andere Missionen werden uns helfen, die Astrobiologie bei der Entstehung erdähnlicher Planeten zu verstehen. Diese öffentliche Neugier kann mit SOFIA in besonderer Weise befriedigt werden, da von Anfang an geplant war, Laien in direkten Kontakt mit den Wissenschaftlern und der Forschungsumgebung zu bringen. In einer wettbewerbsorientierten, globalen Umgebung ist die wissenschaftliche Bildung für viele Länder, einschließlich Deutschland und den USA, eine nationale und wirtschaftliche Herausforderung. SOFIA wird den verschiedensten Zielgruppen vom 6 - Lehrer und andere Ausbilder mitfliegen, um ihre Erfahrung und Begeisterung in Klassenräume, Museen und andere Bildungsstätten zu tragen. - Lehrmaterialien für Kinder und Jugendliche in den Fächern Physik, Astronomie, Astrobiologie sowie den verschiedensten Ingenieurwissenschaften zur Verfügung gestellt. - Wissenschaftliche und öffentliche Medien permanent über die Aktvitäten und Erfolge der SOFIA-Mission informiert. - Studierenden in Deutschland und in den USA eine Vielzahl von Praktikumsstellen angeboten. Mit seinen einzigartigen Fähigkeiten wird SOFIA in seiner 20-jährigen Betriebszeit gemeinsam mit anderen Missionen (Grafik 2 und 3) unser Wissen über die Entstehung der verschiedensten Strukturen im Universum nachhaltig erweitern. Vier aktuelle Themen, – das galaktische Zentrum, das interstellare Medium, die Entstehung von Sternen, Planeten und unserem Sonnensystem, – zu denen SOFIA maßgeblich beitragen kann, werden im Folgenden vorgestellt. 7 Galaxien und das galaktische Zentrum Blickpunkt SOFIA – Galaxien und das galaktische Zentrum Extragalaktisches interstellares Medium (ISM) SOFIA wird hochauflösende Bilder vom interstellaren Medium zur Verfügung stellen, das sich in den Spiralarmen ferner Galaxien befindet. So kann geklärt werden, welche Rolle diese Spiralstrukturen selbst bei der Sternentstehung spielen und wie junge Sterne mit ihrer Umgebung in Wechselwirkung stehen. Galaktisches Zentrum 100 Jahre nachdem Biologen festgestellt haben, dass etwas Winziges wie ein Molekül etwas so Großes wie ein Säugetier maßgeblich beeinflusst, ist für die Astronomen etwas Ähnliches gewiss: Eine Umgebung so groß wie eine Galaxie gibt die Randbedingungen für etwas so Kleines wie ein Sonnensystem vor. Die genauen Gründe hierfür sind noch nicht ganz klar. Die Geschichte der Sternentstehung Unsere erste Beispielgeschichte beginnt mit Ereignissen, die sich vor langer Zeit in Galaxien abgespielt haben. SOFIA kann Momentaufnahmen von fernen Galaxien in einer Phase machen, in der diese Sternsysteme den Höhepunkt ihrer Sternentstehung erlebten. Hierbei kann SOFIA Galaxien in unserer unmittelbaren Nachbarschaft beobachten, aber auch Galaxien, die auf der halben Wegstrecke durch das Universum liegen. Das Observatorium kann dabei die hellsten Infrarotlinien dieser Quellen mit einer räumlichen Auflösung detektieren, die bedeutend höher ist als die von bisherigen Infrarot-Observatorien. Mit diesen Daten können Astronomen untersuchen, ob Regionen, in denen außerordentlich viele Sterne gebildet werden, auf bestimmte Bereiche einer Galaxie beschränkt sind oder sich über die gesamte Galaxie verteilen. Die Ergebnisse solcher Untersuchungen sind entscheidend für das Verständnis der Sternentstehungsgeschichte im gesamten Universum. 8 SOFIA liefert uns Daten von unserem eigenen galaktischen Zentrum, aus denen wir ableiten können, wie galaktische Kerne generell funktionieren. Diese geben uns Aufschluss über die Wechselwirkung der verschiedensten Dinge miteinander: Über das zentrale schwarze Loch, massive Sterne, dichte Gas- und Staubwolken, starke Magnetfelder, intensive Röntgenstrahlen im Hintergrund sowie andere hochenergetische Strahlungen. Die Rätsel hinsichtlich der Art dieser Wechselwirkungen sind noch nicht vollständig gelöst. Wie heizen sich zum Beispiel die molekularen Wolken unseres eigenen Galaxiezentrums auf? Die Temperaturen können dort bis zu 225 °C erreichen und das ist bedeutend heißer, als es für eine Region dieser Größe typisch ist. Die treibenden Prozesse hierbei sind vermutlich Schockwellen, die entweder durch Wolkenkollisionen oder heftige Überschallereignisse innerhalb der Wolken selbst entstehen, sowie Röntgenstrahlen. Diese Erklärungsversuche können durch den Vergleich von ganz bestimmten Emissionslinien im fernen infraroten Wellenlängenbereich, die SOFIA ohne weiteres messen kann, überprüft werden. Das Verhältnis dieser Linien lässt Rückschlüsse auf die Ausdehnung und den Einfluss dieser Prozesse zu. Die Erkenntnis, welcher Mechanismus wo dominiert, ist hilfreich für die Erforschung anderer galaktischer Zentren. Von den molekularen Wolken im Galaxiezentrum gehen gewaltige Magnetfelder aus. Die polarisierten Staubteilchen dieser Wolken richten sich bemerkenswert gleichförmig an diesen Magnetfeldern aus. Wie und warum dies so passiert, ist allerdings noch nicht geklärt. SOFIA wird viele solcher Wolken beobachten und die Schwankungen der räumlichen Magnetfeldausrichtung in einer fünfmal besseren Auflösung messen als dies bisher möglich war. Unser Verständnis der Wolkendynamik, der Sternenbildung und der starken magnetischen Felder zwischen den Wolken wird sich durch diese Informationen deutlich verbessern. 9 Das interstellare Medium der Milchstraße Blickpunkt SOFIA – Das interstellare Medium der Milchstraße Sterne und Umgebungen Das Licht von Sternen verändert ihre nähere Umgebung, indem es etwa atomaren Wasserstoff ionisiert oder die chemischen Prozesse innerhalb von Sternentstehungsgebieten antreibt: SOFIA wird in diesen massiven Sternentstehungsgebieten alle wichtigen infraroten Signaturen messen und verfolgen, wie diese von den physikalischen Bedingungen beispielsweise der Dichte, Metallizität und Temperatur abhängen. Auch Atome und Moleküle, die für die Astrobiologie relevant sind, können detailliert erforscht werden. Staub Mit dem Interstellaren Medium ISM beschreibt man die riesigen, aber extrem verdünnten und von Magnetfeldern durchzogenen Gas- und Staubwolken zwischen den Sternen. Das ISM birgt Informationen über Generationen von Sternen, die seit der Geburt der Galaxie entstanden und wieder „gestorben“ sind. SOFIA wird die Spektren sowohl von hellen als auch von ausgedehnten Quellen beobachten und damit deren Physik und Chemie erforschen. Die physikalischen Prozesse, die die Wechselwirkungen der Sterne mit ihrer Umgebung bestimmen, werden ebenso erforscht werden, wie der Ursprung von Staub und die Rolle großer, komplexer Kohlenstoffmoleküle. Vor allem die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAHs) sind so allgegenwärtig, dass sie als „Indikator“ verwendet werden können, um etwa prebiotische Moleküle innerhalb von Sternentste- Interstellarer Staub ist ein wesentlicher Bestandteil des ISM sowie der Wolken, aus denen sich Sterne bilden. Staubkörner bilden sich in Ausflussregionen von Sternen und verändern sich sowohl chemisch als auch physikalisch, solange sie zum ISM gehören. Staubkörner können hohe Materieverdichtungen, die sich gerade im Prozeß der Sternbildung befinden, effektiv gegen energiereiche interstellare Strahlung abschirmen. Zusammen mit dem interstellaren Gas bilden Staubkörner die Grundlage für interstellares Eis. Komplexe chemische Prozesse auf diesen vereisten Staubkörnchen können im weiteren Verlauf der Planetenentstehung gegebenenfalls zu Lebensformen wie den unseren beitragen. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs) sind ein solches Beispiel. Sie bilden sich aus dem Reservoir dieser Molekül- und Staubteilchen, die sich in der geschützten Umgebung einer dichten, dunklen Wolke bilden können. Chemische Prozesse der PAHs, die in und um dichte Wolken stattfinden, könnten die Grundlage für die prebiotischen, organischen Bestandteile sein, die bei der Planetenentstehung mitmischen – ein Schlüsselthema für die Astrobiologie. Die chemischen Prozesse von interstellarem Staub und seinen Umgebungen liefern wesentliche Puzzleteile zu der Frage, wie das Universum sich entwickelt – eine Aufgabe, für die SOFIA bestens ausgerüstet ist. hungsgebieten zurückzuverfolgen. So erlangen wir tiefere Einblicke in die von Gas- und Staubwolken verschleierten Brutstätten von Sternen- und Planetensystemen. 10 11 Die Bildung von Sternen und Planeten Blickpunkt SOFIA – Die Bildung von Sternen und Planeten (Grad der Anreicherung mit Elementen schwerer als Helium) ableiten und die Kollapsprozesse im Sterninnern besser verstehen. Um die vorhandenen theoretischen Modelle verbessern zu können, brauchen wir Informationen über einen großen Bereich der spektralen Energieverteilung. Im nahen und oft auch im mittleren Infrarotbereich sind diese massiven Sterne nicht detektierbar. SOFIA genügt diesen Anforderungen perfekt und kann den weiten Bereich vom mittleren bis zum fernen Infrarotbereich (25 µm – 300 µm) erfassen. Wo ist der fehlende Sauerstoff? Vor einem Jahrhundert verstand noch niemand, warum Sterne leuchten. Heute erklären die Astrophysiker die Energieproduktion in Sternen mit hoher Präzision. Wie genau Sterne entstehen, wie und wann ihre Kernfusion im Innern entzündet wird und in welchem Maße das noch nicht verarbeitete Gas mit schon prozessiertem Material angereichert wird oder wie schwere Elemente entstehen, ist noch unzureichend geklärt. Um diese jungen Sterne bilden sich torusartige Objekte, die Vorläufer von planetaren Scheiben, die die Entstehung von Sonnensystemen wie unserem eigenen in Gang setzen. Quer durch die verschiedenen Regionen der Galaxie ist die Menge des entdeckten Sauerstoffs, verglichen mit anderen Elementen, relativ gleichbleibend. Nur in Regionen, in denen sich Sterne bilden, trifft das nicht zu: Nach aktuellen Beobachtungen findet man hier nur etwa 70 Prozent der Sauerstoffmenge, die dort erwartet wird. Da Sauerstoff einen zentralen Bestandteil für Planeten und Leben, für Wasser, terrestrische Felsen und komplexe organische Moleküle darstellt, ist das Auffinden des fehlenden Sauerstoffs von großem Interesse. SOFIAs spezielle Detektoren sind besonders dafür geeignet, H2O- und OH-Linien und somit die fehlenden Sauerstoffmengen zu entdecken, um daraus auf wichtige chemische Prozesse zu schließen. Wasser Für die Entstehung von Leben ist Wasser unentbehrlich. SOFIA kann die Bildung, Verteilung und physikalische Veränderung von Wasser und seinen Isotopen in gigantischen molekularen Wolken bis hin zu den planetenbildenden Zonen von Gas- und Staubscheiben zurückverfolgen. Auch die Entwicklungsgeschichte von Eis in seinen verschiedenen Zuständen (amorph oder kristallin zum Beispiel) kann mit SOFIA detailliert untersucht werden. Massive Sterne SOFIA wird in hohem Maße zu unserem Verständnis der Details beitragen, wie Gas und Staub die großräumige Verteilung von Sternen und planetaren Systemen bewirken. Hierbei wird sich SOFIA vor allem darauf konzentrieren, wie sich die massivsten Sterne bilden. Denn obwohl sie nicht besonders zahlreich sind, haben sie durch ihre extrem heißen Oberflächentemperaturen einen starken Einfluss auf große Bereiche der Galaxien. Durch umfassende Daten von Hunderten massiver Sterne können Astronomen Korrelationen ihrer Spektren mit der stellaren Masse, dem Alter und ihrer Metallizität 12 13 Die Wissenschaft der Planeten Blickpunkt SOFIA – Die Wissenschaft der Planeten Venus Kometen, erdnahe Asteroiden, Monde, die eine Atmosphäre haben – wie etwa der Saturnmond Titan – sowie die Planeten liefern Beweise ihrer eigenen Entstehung und der des gesamten Sonnensystems. Wasser und organische Materialien geben Aufschluss darüber, wie die Körper unseres Sonnensystems gebildet wurden, wie Teile darin auf die frühe Erde herunter „regneten“ und wie letztlich „der Boden“ für das spätere Leben auf unserem Planeten bereitet wurde. Kometen Bisher wurde der Schwesterplanet der Erde nie gründlich mit Hilfe der hochauflösenden Breitbandspektroskopie erforscht. Dank SOFIA sind nun Studien vieler in der Theorie vorhergesagter Moleküle möglich. So kann SOFIA die Chemie der Venusatmosphäre studieren und die dynamischen Prozesse bis weit in die undurchsichtige Atmosphäre hinein aufzeichnen. Mit der Masse der Erde vergleichbar und wahrscheinlich ähnlichen anfänglich flüchtigen Bestandteilen hat die Venus vermutlich nahezu all ihren Wasserstoff durch einen heftig verlaufenden Treibhauseffekt verloren. Die Bildung und Entwicklung der Atmosphären der Erde und der anderen inneren Planeten könnte enträtselt werden, wenn die Anfangsbedingungen dieses Treibhauseffektes bekannt wären. Die langsame Rotation der Venus verschafft ihr ihre außergewöhnliche Atmosphärendynamik einschließlich einer rätselhaften „super-rotierenden“ mittleren Atmosphäre. Diese transportiert beträchtliche Energie von der Tages- auf die Nachtseite. Mit ihren hochauflösenden Spektrographen kann SOFIA in einzigartiger Weise Schlüssel-Moleküle beobachten und so die außergewöhnliche Atmosphärenchemie der Venus enträtseln. SOFIA kann die Venus während ihres maximalen Winkelabstandes von der Sonne sechs Monate lang sowohl vor Sonnenaufgang als auch nach Sonnenuntergang beobachten und im infraroten Bereich spektral untersuchen. Da auf absehbare Zeit kein Satellit mit hochauflösenden Spektrometern im mittleren und fernen Infraroten zur Venus geplant ist, bleibt SOFIA auf längere Sicht dafür die einzige Beobachtungsplattform. Die Raumflugmissionen Stardust und Deep Impact haben ein kompliziertes Bild der Entwicklung von Kometen und Sonnensystemen gezeichnet. Neuere Modelle sagen jetzt voraus, dass eine dynamische Vermischung zu einer größeren Vielfalt unter den Kometen geführt hat als bislang angenommen. Mit SOFIA werden Forscher diese neuen Hypothesen testen, indem sie Kometen auf den Gehalt von Wasser, Mineralien und organischen Inhalten untersuchen und entsprechend klassifizieren werden. Während SOFIAs Betriebszeit werden hierfür mehr als 60 Kometen beobachtbar sein. Kombiniert mit den dynamischen Modellen und Daten von anderen Missionen erhalten wir einen Katalog der prebiotischen, organischen Elemente, die zusammen mit Wasser auf die frühe Erde gelangt sind. Die isotopische Zusammensetzung des Wassers gibt Aufschluss über den Ursprung der Kometen. 14 15 Zusammenfassung SOFIAs Blick auf die Venus, den Schwesterplaneten der Erde, bis hin zu weit entfernten Galaxien wird eine große Anzahl von Forschern über ihre erwartete, zwei Jahrzehnte dauernde Lebensspanne inspirieren und mit vielfältigen und Der „Blickpunkt SOFIA“ basiert auf der Broschüre „The Case For SOFIA“ des NASA Ames Research Center vom 18. März 2009. sicher auch überraschenden Daten versorgen. SOFIA als einzige fliegende Sternwarte ist die ideale Plattform für wis- © Copyright Deckblatt-Foto: senschaftliche Forschung und innovative Technologie und Galactic Center: Spitzer Space Telescope, JPL, NASA [Deckblatt & Seite 2] zudem eine öffentliche Botschafterin der Astronomie. © Copyright Fotos und Grafiken, Innenteil: SOFIA-Observatorium: NASA / Jim Ross [Seite 3, 1 & Deckblatt] Mit diesem Überblick zu den wissenschaftlichen Schlüsselthemen, deren Erforschung Kernaufgabe der SOFIA-Mission ist, möchten wir die allgemeine Öffentlichkeit informieren. Detaillierte Informationen für Wissenschaftler finden sich in dem Dokument „SOFIAs Science Vision“ (http://www.sofia.usra.edu/Science/docs/Sofia ScienceVision051809-1.pdf). Es enthält charakteristische Beschreibungen wissenschaftlicher Untersuchungen, detaillierte technische Fähigkeiten sowie Illustrationen der synergetischen Verbindung zwischen SOFIA und anderen astronomischen Missionen. Sombrero Galaxy (Hintergrundfoto Grafik 1): NASA / JPL-Caltech [Seite 5] Grafik 2: nach einer Vorlage aus „The Case For SOFIA“ [Seite 6] Grafik 3: nach einer Vorlage aus „The Case For SOFIA“ [Seite 7] Sombrero Galaxy: NASA / The Hubble Heritage Team (STScl /AURA) [Seite 8, 1 & Deckblatt] Veil Nebula: Steve Mandel, Hidden Valley Observatory [Seite 10, 1 & Deckblatt] Star and Planet Formation: Illustration by David A. Hardy (www.astroart.org) [Seite 12, 1 & Deckblatt] Comet McNaught: John White Photos [Seite 14, 1 & Deckblatt] W5 Star Formation Region: NASA / JPL / Caltech / L. Allen & X. Koenig (Harvard-Smithsonian CfA) / Spitzer Space Telescope [Seite 16] Stuttgart, Juni 2011 SOFIA-Observatorium, Heck mit geöffneter Teleskop-Klappe: NASA / Tom Tschida [Seite 17, 1 & Deckblatt] Gestaltung: NIESYTO design, Stuttgart Überarbeitung der Vorlage „The Case For SOFIA“ 16 17
