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    Erster erfolgreicher Einsatz von upGREAT

    Neues Ferninfrarot-Spektrometer für das Flugzeug-Observatorium SOFIA

    3. Juni 2015

    Das Ferninfrarot-Spektrometer upGREAT, entwickelt und gebaut von einem Konsortium deutscher Forschungsinstitute unter der Leitung von Rolf Güsten vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie, hat seinen ersten Einsatz an Bord der fliegenden Sternwarte SOFIA erfolgreich gemeistert. SOFIA ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Auf den vier ersten Forschungsflügen zur Inbetriebnahme des neuen Instruments zwischen dem 13. und 22. Mai 2015 hat upGREAT mit bisher unerreichter Effizienz den Ursprung der Strahlung von Kohlenstoff aus den Gas- und Staubwolken des Weltalls untersucht.
    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 GREAT Spektrometers erlaubt, 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 (hohe Intensitäten sind in rot gezeigt). Bild vergrößern

    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 GREAT Spektrometers erlaubt, 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 (hohe Intensitäten sind in rot gezeigt).

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    „Wir sind begeistert von der Qualität der Messungen“, freut sich upGREAT-Projektleiter Dr. Christophe Risacher vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), und ergänzt: „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 unter Leitung des MPIfR und des KOSMA/Universität zu Köln betriebenen Ferninfrarotspektrometers GREAT („German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies“), mit dem seit 2011 bereits 50 erfolgreiche Wissenschaftsflüge mit SOFIA durchgeführt wurden. upGREAT betreibt - statt wie bisher einem - 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. „Nur vier Jahre nach dem Ersteinsatz von GREAT wird nun mit upGREAT eine ca. 20-fach 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 DLR SOFIA-Projektleiter Alois Himmes.

    Allerdings hat die Weiterentwicklung ihren Preis. Die Detektoren müssen bei sehr tiefen Temperaturen, nur wenige Grad über dem absoluten Temperatur-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 so genannte 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.


    Das neue Instrument „upGREAT“ (im Bildhintergrund sichtbar) 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 vergrößern

    Das neue Instrument „upGREAT“ (im Bildhintergrund sichtbar) 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. 

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    upGREAT

    upGREAT, der weiterentwickelte „German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies“, wurde durch ein Konsortium deutscher Forschungsinstitute (Max-Planck-Institut für Radio­astrono­mie Bonn und KOSMA/Universität zu Köln, in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planeten­for­schung) entwickelt und gebaut. Projektleiter für GREAT (PI) ist Rolf Güsten (MPIfR); als stell­vertre­tende Projektleiter (Co-Is) sind Jürgen Stutzki (Univ. Köln) und Heinz-Wilhelm Hübers (DLR, Berlin-Adlershof) beteiligt. Die Entwicklung des Instruments ist finanziert mit Mitteln der beteiligten Institute, der Max-Planck-Gesellschaft, der Deutschen Forschungsgemeinschaft und des DLR.

    SOFIA

    SOFIA, das "Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie" ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt  (DLR) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird vom DLR Raumfahrtmanagement  mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR. 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).

     

     
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