SOFIA i Stuttgart:Første videnskabelige forskningsflyvning over Europa

Den 16. september 2019 kl. 04:14 CEST, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) forventes at lande i Stuttgart Lufthavn. Det luftbårne observatorium er et fælles projekt af den amerikanske rumfartsorganisation NASA og German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR). SOFIA er planlagt til at lette fra Stuttgart kl. 19:40 CEST den 18. september for sin første videnskabelige forskningsflyvning over Europa, hvor den vil flyve over 12 lande. Tanken bag dette er, at under sin europæiske mission, SOFIA vil flyve meget længere nordpå, end den er i stand til, når den letter fra sin hjemmebase i Palmdale, det sydlige Californien. Jo tættere det infrarøde observatorium er i stand til at flyve på polerne, jo mindre vanddamp er til stede i atmosfæren over den, tilbyder forbedrede observationsforhold.

"Dette er en meget speciel lejlighed - SOFIA vil lette fra Stuttgart til sin første europæiske videnskabelige forskningsflyvning, " siger Pascale Ehrenfreund, Formand for DLRs direktion. "Forskerne om bord vil udforske områderne omkring sorte huller og undersøge spørgsmålet om, hvorvidt Dark Energy virkelig får universet til at udvide sig med en stadigt stigende hastighed."

Sporing af stjernedannelse

Ikke alene satte mennesker deres fod på månen for 50 år siden i 1969, men NASA-forskere opdagede også - lidt tilfældigt - en meget speciel galakse. Markarian 231 - i stjernebilledet Ursa Major - er cirka 600 millioner lysår fra Jorden. Dette er omkring 300 gange længere væk end Andromedagalaksen, som er den nærmeste galakse til Mælkevejen. Ikke desto mindre, Markarian 231 er en af ​​de nærmeste galakser til Jorden, der både er ekstremt lysstærk og har en aktiv galaktisk kerne (AGN). Dens lysstyrke i det infrarøde område af spektret gør Markarian 231 til en af ​​de lyseste og mest kendte ultra-lysende infrarøde galakser. To sorte huller cirkler omkring hinanden i midten. En af dem, ved fire millioner solmasser, er ret lille; den anden, som vejer 150 millioner solmasser, er meget større. Forskere er interesserede i at se på området omkring disse sorte huller under SOFIAs første europæiske flyvning. En støvtorus omgiver dem.

Disse donut-formede områder findes omkring hver AGN. Imidlertid, den rolle, de spiller i at generere radiojetfly, er stadig uklar. Disse er par af plasmastråler, der udstødes fra midten af ​​en AGN ved relativistiske hastigheder. Ikke alle AGN producerer sådanne radiojetfly, som det er blevet vist af radioastronomiske observationer. Tidligere undersøgelser med SOFIA har indikeret, at magnetfeltet i disse støvfyldte tori kan være med til at udløse radiojetdannelse. Kan skabelsen af ​​jetflyene virkelig spores tilbage til tilstedeværelsen - eller faktisk fraværet - af et magnetfelt? Dette er et vigtigt spørgsmål, som astronomerne endnu ikke har fundet et svar på.

Da kun det højopløselige luftbårne bredbåndskamera (HAWC+) infrarøde instrument på SOFIA kan måle magnetiske felter i dette bølgelængdeområde, forskerne vil bruge det til at tyde sammenhængen mellem disse felter og radiojetfly. De begyndte deres observationer af Cygnus A's AGN under en flyvning over det sydlige Californien i 2018. "SOFIAs første europæiske mission vil fortsætte denne forskning for endelig at løse det astronomiske mysterium med radiojetfly, " forklarer Alessandra Roy, den tyske SOFIA-projektforsker ved DLR Space Administration, som driver det luftbårne observatorium i fællesskab med NASA.

Udvider universet sig med en accelererende hastighed?

Universet har konstant udvidet sig siden Big Bang. Denne opdagelse blev gjort af Edwin Hubble i 1929. Så i slutningen af ​​1980'erne, de nobelprisvindende astrofysikere Saul Perlmutter, Adam Riess og Brian Schmidt begyndte at observere type 1a supernovaer. Disse stjerneeksplosioner, omtalt som 'kosmiske fyrtårne, " er synlige på lang afstand og har altid den samme lysstyrke. Dette gør det muligt at bestemme deres afstande klart, jo lysere disse type 1a supernovaer fremstår, jo tættere er de på iagttageren. Bestemmelsen af ​​lysstyrken af ​​mange supernovaer gjorde det muligt for forskere at fastslå, om universets udvidelse accelererer eller ej. Resultaterne kom som en overraskelse. De observerede stjerneeksplosioner var mindre lysende end forventet.

Dette gjorde det klart for de tre forskere, at udvidelsen accelererer, og universet bliver drevet fra hinanden af ​​en mystisk accelerationsmekanisme, der nu omtales som Dark Energy. Men er dette virkelig tilfældet? Skyldes den uventede lave lysstyrke, at universet bevæger sig fra hinanden med stigende hastighed? Eller var der nogle problemer med observationerne? "Det er netop de spørgsmål, forskere fra Austin, Texas vil tage fat, da de bruger HAWC+ instrumentet om bord på SOFIA til at observere støv i hjemmegalakserne af type 1a supernovaer. De vil måle støvindholdet i området omkring stjerneeksplosionen. Lignende observationer vil også blive udført af Den Europæiske Rumorganisations Euclid-rumteleskop, som er planlagt til lancering i 2022. Efter disse observationer, vi vil måske vide mere præcist, om universets udvidelse virkelig accelereres af mørk energi, " forklarer Roy, som er involveret i både Euklid- og SOFIA-missionerne.

Europas nattehimmel - en skatkammer af kosmiske hemmeligheder

En række andre videnskabelige observationer er planlagt under SOFIAs 10 timers flyvning. Astronomer fra Smithsonian Astrophysical Observatory i Cambridge, Massachusetts, vil være rettet mod Serpens South-regionen af ​​Serpens-skyen - en formation med ekstremt unge stjerner - fra himlen over Frankrig. Med disse tre-fire millioner år gamle stjerner, forskere kan følge stjernedannelsen næsten lige fra starten og finde ud af mere om denne proces. Den næste observation vil fokusere på L 1495 filamentet i Taurus Molecular Cloud. Forskere ved University of California, Berkeley (USA) ønsker at finde ud af, hvilken rolle magnetfelternes dynamik spiller i dannelsesprocessen af ​​filamentære skyer. "Dette bliver SOFIAs længste enkeltobservation på sin første observationsflyvning i Europa. Rejsen begynder syd for den svenske kyst, over Østersøen, og krydse Polen, Tjekkiet, Østrig, Slovenien, Kroatien, Adriaterhavet og Italien - næsten så langt som til Sicilien, " siger Clemens Plank, Projektingeniør for SOFIA hos DLR Space Administration, diskutere flyveplanen. Dette har skullet aftales på forhånd med alle de relevante europæiske lufttrafikmyndigheder.

Ungt publikum om bord

Ikke kun videnskabsmænd vil være med på denne spændende ekspedition. Et hold fra det tyske børne-tv-program "Sendung mit der Maus" (udsendes med musen) vil give musens publikum indsigt i SOFIAs forskningsflyvning i et særligt show med titlen "Teleskoper og infrarød astronomi". Ud over, en vinder af konkurrencen "Jugend forscht" for unge forskere vil flyve om bord på SOFIA under dens europæiske premiere.