Neue Maser Beobachtungen mit SOFIA

Bestimmung des Wasserdampfanteils in stellaren Gashüllen möglich. Eine Information der Universität Stuttgart, Deutsches SOFIA Institut.

Quelle: Universität Stuttgart.

Künstlerische Darstellung des ausströmenden Gases von Wassermasern auf einem Stern, der R Crateris ähnlich ist. (Bild: Lynette Cook)

8. Oktober 2021 – Wenn Sterne entstehen, stoßen sie einen Teil des involvierten Gases auch wieder ab. In den Gashüllen einiger Sterne entstehen Mikrowellen- oder THz-Bereich-Laser – sogenannte Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), bei denen eine gebündelte Strahlung einer scharf definierten Wellenlänge produziert wird.

Jüngste SOFIA-Beobachtungen mit dem GREAT-Instrument haben zwei bislang unbekannte Wasserdampf-Maser bei einer Frequenz von 1,296-THz in den Ausströmungen um zwei veränderliche Sterne enthüllt: Mira, ein extrem variabler roter Riese, und R Crateris, ein halbregulärer veränderlicher Stern. Das Forschungsteam um David Neufeld von der Johns Hopkins University kombinierte die SOFIA-Messungen mit bodengestützten Radiobeobachtungen von dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg, Deutschland, und dem APEX-Teleskop in Chile. Der Vergleich all dieser Daten mit einem Anregungsmodell für die entsprechenden Maser-Übergänge erlaubt eine Abschätzung der Gastemperaturen und –dichten innerhalb der jeweiligen Ausflussregion sowie des Wasserdampfanteils.

Die gemessenen Werte bestätigen die Annahme, dass Wasserdampf und Kohlenmonoxid die Hauptquelle von Sauerstoff in solchen Ausströmungen sind.

Die ersten Wasser-Maser in Gashüllen um Sterne sind erst 2017 mit Hilfe von SOFIA-Beobachtungen entdeckt worden. Detaillierte Informationen zu diesem Thema gibt es unter:
New Observations of Terahertz Water Masers with SOFIA, Homepage des SOFIA Science Center.

SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Förderkennzeichen 50OK0901, 50OK1301 und 50OK1701) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie 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.

GREAT: Der “German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies” ist ein hochauflösendes Spektrometer für astronomische Beobachtungen bei fern-infraroten Wellenlängen zwischen 0,06 und 0,6 mm. Damit operiert GREAT in einem Spektralbereich, der wegen der Absorption der Erdatmosphäre von bodengebundenen Observatorien aus nicht zugänglich ist. Der modulare Aufbau des Instruments ermöglicht den kurzfristigen Einbau neuartiger Technologie. GREAT ist eine gemeinsame Entwicklung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn und KOSMA/Universität zu Köln, in Kooperation mit dem DLR-Institut für Optische Sensorsysteme in Berlin. Die Entwicklung von GREAT wurde von den beteiligten Instituten finanziert, unter Beteiligung des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) und dem durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereich 956.

Originalveröffentlichung:
Terahertz Water Masers. II. Further SOFIA/GREAT Detections Toward Circumstellar Outflows, and a Multitransition Analysis, David A. Neufeld et al 2021 ApJ 907 42

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