Ein upGREAT für SOFIA
Erster erfolgreicher Einsatz des neuen Ferninfrarot-Spektrometers der fliegenden Sternwarte.
Das Ferninfrarot-Spektrometer upGREAT, entwickelt und gebaut von einem Konsortium deutscher Forschungsinstitute unter der Leitung von Rolf Güsten vom MPI für Radioastronomie, hat seinen ersten Einsatz an Bord der fliegenden Sternwarte SOFIA erfolgreich gemeistert. Auf den vier ersten Forschungsflügen zur Inbetriebnahme des neuen Instruments zwischen dem 13. und 22. Mai hat upGREAT mit zuvor unerreichter Effizienz den Ursprung der Strahlung von Kohlenstoff aus den Gas- und Staubwolken des Weltalls untersucht.
Abb.: In einer der ersten großräumigen Kartierungen mit dem upGREAT Spektrometer wurde die Verteilung des einfach-ionisierten Kohlenstoffs um den Nebel Sharpless 106 aufgezeichnet. Die Kohlenstoff- Linie wird durch die intensive Ultraviolett-Strahlung eines eben entstandenen heißen, massereichen Sterns angeregt, der – noch eingebettet in die absorbierenden Staubschichten seiner Geburtswolke – diese verändert und letztlich zerstört. Die hohe spektrale Auflösung des Spektrometers erlaubt es, die Dynamik des Gases mit bislang unerreichter Präzision zu vermessen. In den Karten wird die Kohlenstoff-Emission bei leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Gases in Falschfarben dargestellt (rot: hohe Intensität). (Bild: R. Simon, U. Köln)
„Wir sind begeistert von der Qualität der Messungen“, freut sich upGREAT-Projektleiter Christophe Risacher. „Obwohl die Inbetriebnahme mit diversen Testmessungen im Vordergrund stand, werden uns bereits diese ersten Beobachtungen eine Fülle neuer Erkenntnisse über die Sternentwicklung liefern.“ upGREAT ist eine Weiterentwicklung des Ferninfrarot-Spektrometers GREAT, mit dem seit 2011 bereits 50 erfolgreiche Wissenschaftsflüge mit SOFIA durchgeführt wurden. upGREAT arbeitet nicht mehr mit einem, sondern mit 14 Detektoren gleichzeitig. Sie sind verteilt auf zwei Arrays von jeweils sieben Detektoren, wobei die Empfindlichkeit jedes einzelnen Detektors noch einmal um etwa 30 Prozent verbessert wurde.
Abb.: Das neue Instrument upGREAT im Bildhintergrund ist am Teleskop des Flugzeug-Observatoriums SOFIA montiert. Im Vordergrund zu sehen ist der Kompressor des Cryo-Coolers - dynamisch aufgehängt, um die Bewegungen des Flugzeugs auszugleichen. (Bild: P. Pütz, U. Köln)
„Nur vier Jahre nach dem Ersteinsatz von GREAT wird nun mit upGREAT eine etwa zwanzigfach höhere Beobachtungseffizienz erreicht. Dies zeigt das enorme Entwicklungspotenzial von flugzeuggetragenen Observatorien im Vergleich zu Weltraumteleskopen, deren Instrumente in der Regel nicht erneuert werden können“, erläutert SOFIA-Projektleiter Alois Himmes von der DLR.
Allerdings hat die Weiterentwicklung ihren Preis. Die Detektoren müssen bei sehr tiefen Temperaturen, nur wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt, betrieben werden. Während für den Betrieb eines einzelnen Detektors die Füllung eines Kryostaten mit Flüssig-Helium für 24 Stunden ausreichte, ist dies bei 14 Pixeln nicht mehr möglich. Daher kommen bei upGREAT erstmals Cryo-Cooler zum Einsatz, deren Arbeitsprinzip irdischen Kühlschränken ähnelt. Auch dieses von Ingenieuren der NASA, des GREAT-Teams und des Deutschen SOFIA-Instituts in den letzten Monaten entwickelte und ins Flugzeug integrierte System hat bei seinem ersten Einsatz perfekt funktioniert.
MPIfR / RK
