SOFIA – eine deutsch-amerikanische Erfolgsgeschichte

Aktueller SOFIA Statusbericht „Future & Prospects“ veröffentlicht. Eine Information der Universität Stuttgart, Deutsches SOFIA Institut.

Quelle: Universität Stuttgart.

Titelbild des Statusberichts. (Foto: SOFIA Science Mission Center)

13. April 2022 – Obwohl der nominelle deutsche Projektanteil an der fliegenden Sternware der NASA und des DLR bei „nur“ 20% liegt, stellt die deutsche Seite mit GREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies), FIFI-LS (Field-Imaging Far-Infrared Line-Spectrometer) und FPI+ (Focal Plane Imager Plus) fast 50% der zurzeit in Betrieb befindlichen Instrumente. Das spiegelt sich auch dadurch wieder, dass zwischen 2009 und 2019 die referierten SOFIA Veröffentlichungen zu 45% auf Beobachtungen mit diesen Instrumenten beruhen. Darunter befinden sich diverse Publikationen in dem renommierten Wissenschaftsmagazin „Nature“ wie zum Beispiel der erstmalige Nachweis von Heliumhydrid (HeH+) – der ersten Molekülart im Universum – mit dem deutschen GREAT Instrument. Mit dem gleichen Instrument können Forschende neben den Beobachtungen astronomischer Objekte parallel die Konzentration des atomaren Sauerstoffs in der Mesosphäre und unteren Thermosphäre der Erde bestimmen, die in diesen Schichten wichtig für Atmosphärenmodelle und Vorhersagen zum Klimawandel ist.

Auch die aktuelle Beobachtungseffizienz auf deutscher Seite kann sich sehen lassen: Mit nur 8,4 Stunden benötigter Beobachtungszeit pro Veröffentlichung liegt der Wert zwar noch etwas über dem des Herschel-Weltraumteleskops (7,4 Stunden), allerdings liegen noch viele Beobachtungsdaten von SOFIA im Archiv und werden derzeit sehr aktiv von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen ausgewertet, so dass die Effizienz von SOFIA auf dem besten Wege ist, die von Herschel noch zu übertreffen.

Auf US-amerikanischer Seite hat das SOFIA Wissenschaftsteam nun einen ausführlichen Statusbericht zu SOFIA veröffentlicht, der ursprünglich als Senior Review Ausarbeitung der NASA geschrieben wurde und die Erfolge sowie die Entwicklung des fliegenden Observatoriums in den letzten drei Jahren insgesamt zusammenfasst. Der Bericht „Future & Prospects“ zeigt, dass die Empfehlungen aus dem „Flagship Mission Review“ von 2019 vom SOFIA Projekt seither erfolgreich umgesetzt werden konnten und stellt bahnbrechende wissenschaftliche Erkenntnisse aus den letzten drei Jahren vor. So konnte SOFIA im fernen Infraroten Magnetfelder in unterschiedlichen Bereichen des Universums kartieren. Diese Ergebnisse erlauben es den Astronomen und Astronominnen die Theorien zur Entstehung von Sternen und Planeten bis hin zur Entwicklung von Galaxien und Galaxienhaufen zu überprüfen und zu verbessern. Eine weitere bedeutende Entdeckung von SOFIA ist der Nachweis von Wasser in Bereichen der Mondoberfläche, die der Sonnenstrahlung direkt ausgesetzt sind.

Spektroskopische SOFIA Beobachtungen erlauben die Messung von chemischen Fingerabdrücken kritischer Elemente und Moleküle sowie von komplexen physikalischen Zusammenhängen in einer Vielzahl von kosmischen Umgebungen. Außerdem konnten Forschende die Turbulenzen im interstellaren Medium und die Rückkopplungsmechanismen von neu entstanden Sternen durch Messungen des molekularen Wasserstoffanteils bestimmen.

SOFIA ist mindestens für die nächste Dekade das einzige Observatorium, das im fernen Infrarot beobachten kann und vervollständigt damit in kritischer Weise die Beobachtungen von anderen wichtigen Observatorien wie z.B. ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) oder dem Weltraumteleskop JWST (James Webb Space Telescope), welche jeweils im Radiowellenlängenbereich bzw. mittleren Infraroten beobachten können.

Der amerikanische SOFIA Statusbericht „Future & Prospects“ beschreibt neben den wissenschaftlichen Ergebnissen auch die gesamte Effizienzsteigerungen von SOFIA über die letzten Jahre. Inzwischen können wöchentlich vier Wissenschaftsflüge durchgeführt werden, wobei diese Zahl durch eine fünfte wöchentliche Ersatzflugmöglichkeit zusätzlich garantiert wird. Weiterhin konnten die Wartungsperioden dieses technisch besonders herausfordernden Observatoriums deutlich verkürzt werden, was mehr Flüge pro Jahr ermöglicht. Durch diverse Verbesserungen an den wissenschaftlichen Instrumenten und am Teleskop konnte die Genauigkeit des Observatoriums ebenfalls gesteigert werden. Über 2000 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen weltweit nutzen SOFIA inzwischen. Als bemannte Mission fördert SOFIA die Zusammenarbeit unterschiedlicher Disziplinen und Nationalitäten. Die Anzahl der Publikationen pro Jahr hat sich während der letzten drei Jahre verdoppelt und die Zitierungen von SOFIA-Publikationen nehmen zurzeit exponentiell zu.

Der aktuelle SOFIA Statusbericht „Future & Prospects“ gibt mit zahlreichen Abbildungen, Grafiken und Bildern einen umfassenden Überblick über die Erfolgsgeschichte von SOFIA auf beiden Seiten des Atlantiks. Ergänzend gibt es einen Bericht, der einen „typischen“ SOFIA-Tag beschreibt sowie einen detaillierten Einblick in die Arbeit mit diesem komplexen Observatorium und das dafür notwendige Teamwork des deutsch-amerikanischen Gemeinschaftsprojektes gibt.

Stausbericht
SOFIA-Statusbericht: Future & Prospects, SOFIA Science Mission Center, March 2022

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