SOFIA über Europa

Am 16. September landete die fliegende Sternwarte SOFIA auf dem Flughafen Stuttgart. Von dort aus wird SOFIA am 18. September um 19:40 Uhr zu ihrem ersten Wissenschafts­flug über Europa abheben und dabei gleich zwölf Länder überqueren. Der Vorteil: Während ihrer Europa-Mission fliegt SOFIA deutlich nördlicher als bei einem Start von ihrer südkalifor­nischen Heimatbasis in Palmdale. Je näher an den Polen die Infrarot­sternwarte fliegt, desto weniger Wasserdampf ist in der Atmosphäre über ihr vorhanden – und desto besser sind die Beobachtungs­bedingungen.

Die Galaxie Markarian 231 ist 600 Millionen Lichtjahre von uns entfernt und enthält damit einen der am nächsten gelegenen aktiven Galaxienkerne. Seine Leuchtkraft im Infrarot-Bereich macht Mrk 231 zu einer der hellsten und bekanntesten ultra­luminösen Infrarot-Galaxien. Um ihr Zentrum kreisen gleich zwei schwarze Löcher. Eines davon ist mit vier Millionen Sonnenmassen eher klein, das andere mit 150 Millionen Sonnenmassen deutlich größer. Für die Umgebung dieser schwarzen Löcher interessieren sich die Forscher auf dem ersten europäischen SOFIA-Wissenschafts­flug. Denn um sie herum versammelt sich eine Masse aus Gas und Staub – der Staubtorus.

Diese donutförmige Region befindet sich in jedem aktiven Galaxienkern. Unklar ist, welche Rolle sie bei der Erzeugung von Radiojets spielen. Diese zwei senkrechten Plasmastrahlen werden von schwarzen Löchern im Zentrum des aktiven Galaxienkerns gebildet, indem sie Plasma mit nahezu Licht­geschwin­digkeit ins All ausblasen. Doch nicht jeder aktive Galaxienkern hat auch diese Radiojets. Das zeigen radio­astronomische Beobachtungen. Voraus­gegangene Studien mit SOFIA weisen darauf hin, dass das Magnetfeld in diesem staub­haltigen Torus helfen könnte, diese Radiojets auszulösen. Lässt sich die Entstehung der Jets aber tatsächlich auf die Präsenz – beziehungs­weise das Ausbleiben – eines Magnetfelds zurückführen? Eine wichtige Frage, auf die Astronomen bislang keine Antwort gefunden haben.

Da nur das Ferninfrarot-Instrument HAWC+ auf SOFIA Magnetfelder in diesem Wellen­längen­bereich vermessen kann, möchten die SOFIA-Forscher den Zusammenhang zwischen diesen Feldern und den Radiojets entschlüsseln. Begonnen haben sie mit ihren Beobachtungen zum aktiven Galaxienkern von Cygnus A während eines Fluges über Südkali­fornien im Jahr 2018. „Die erste Europa-Mission von SOFIA soll diese Forschung nun fortsetzen, um dieses astronomische Rätsel um die Radiojets endlich zu lösen“, sagte Alessandra Roy, deutsche SOFIA-Projekt­wissen­schaftlerin im DLR-Raumfahrt­management, welches die fliegende Sternwarte gemeinsam mit der NASA betreibt.

Unser Universum dehnt sich seit dem Urknall kontinuierlich aus. Doch keineswegs gleichmäßig, vielmehr nimmt es Fahrt auf und wird mit wachsender Geschwindigkeit von einem rätselhaften, unbekannten Beschleuniger namens dunkler Energie immer weiter ausein­ander­getrieben. Doch ist das wirklich so? Liegt die beobachtete Abnahme der Helligkeit von Supernovae wirklich an einem schnelleren Auseinander­driften des Universums? Oder hatten die Teleskope vielleicht einfach Staub vor der Linse, der die Helligkeit der Aufnahmen verblassen ließ?

Genau diesen Fragen gehen Forscher nach, indem sie mit dem Instrument HAWC+ auf SOFIA den Staub in den Heimatgalaxien einer Supernovae Typ 1a beobachten. Dafür messen sie den Staubanteil in der Region um die Sternen­explosion herum. Auch das Weltraum­teleskop Euclid der europäischen Weltraum­organisation ESA, das im Jahr 2022 starten soll, wird sich auf die Suche nach dunkler Energie begeben. Nach diesen Beobachtungen werden die Astronomen vielleicht genauer wissen, ob dich die Ausdehnung des Universums wirklich durch die dunkle Energie beschleunigt.

Insgesamt hat SOFIA für den zehnstündigen Flug noch weitere wissen­schaftliche Beobachtungen vorgesehen. So nehmen die Region Serpens South im Sternbild Schlange vom Himmel über Frankreich aus ins Visier – eine Formation extrem junger Sterne. Bei diesen drei bis vier Millionen Jahre jungen Sternen können die Forscher Sternen­entstehung fast von ihrem Beginn an verfolgen und mehr über diesen Prozess herausfinden. Die nächste Beobachtung konzentriert sich auf die Sternen­formation L 1495 im Taurus Filament. Die Wissenschaftler wollen herausfinden, welche Rolle die Dynamik von Magnetfeldern auf den Formungs­prozess von Filament­wolken hat.

DLR / RK

Weitere Infos

• SOFIA Science Center
• SOFIA - das fliegende Infrarot-Observatorium, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Köln