Es ist eine fremde Welt: In ihr leuchten plötzlich die Wände eines Hauses gelb oder rot, ein im Wald verstecktes Tier violett und selbst der scheinbare leere, dunkle Nachthimmel beginnt plötzlich in verschiedensten Farben zu erglühen. So fremdartig dies scheint, ist es doch so real wie der blaue Himmel und der grüne Wald unserer Wahrnehmung. Was sie von unserer Welt unterscheidet, ist nur das Licht - genauer gesagt die Wellenlänge des Lichts.

So sieht ein Hund aus, aufgenommen im Infrarot © NASA/IPAC

Denn unsere Augen sehen nur einen kleinen Ausschnitt des gesamten Lichtspektrums. Wir nehmen elektromagnetische Strahlung nur in den Wellenlängen zwischen rund 380 und 780 Nanometern wahr. Je nach Wellenlänge erscheint uns dieses Licht in verschiedenen Farben - langwelliges Licht rötlich, kurzwelliges als Blautöne. Wird die Strahlung dagegen langwelliger als 780 Nanometer, bewegen wir uns in den Infrarotbereich - wir sehen sie nicht mehr, können sie aber oft als Wärmestrahlung spüren, beispielsweise bei einer Infrarotlampe.

Wärme bringt alles zum Leuchten
Infrarotstrahlung hat ihren Ursprung in der thermischen Energie eines Objekts: Je wärmer ein Objekt ist, desto intensiver leuchtet es im Infrarot. Betrachten wir die Welt mit einem Infrarotsensor, lassen diese Unterschiede unsere Umwelt in einem fast schon psychedelischen Farbenspiel aufleuchten. Aber nicht nur warm Dinge wie ein Feuer oder ein Lebewesen geben Infrarotstrahlung ab, selbst ein Eiswürfel hinterlässt hier eine Strahlensignatur. Denn seine Temperatur liegt höher als der absolute Nullpunkt und damit besitzt er thermische Energie, die sich als Infrarotstrahlung bemerkbar macht.

	Der scheinbare leere Himmel im Sternbild Orion füllt sich im Infrarotlicht gesehen. © Akira Fujii; Infrared Astronomical Satellite

Und genau dies macht diesen Wellenbereich des Lichts auch für Astronomen so spannend: Denn im Infrarot werden auch die kosmischen Objekte und Ereignisse beobachtbar, die für Hubble und andere im sichtbaren Licht agierenden Teleskope unsichtbar bleiben. So entstehen Sterne beispielsweise im Verborgenen inmitten großer, dichter Staub- und Gaswolken. Diese schlucken alles sichtbare Licht, dass die jungen Sterne aussenden. Ein Infrarot-Teleskop jedoch kann durch die Wolken hindurch schauen, weil es die Infrarotsignatur der Sterne auch durch die davor liegenden Gase wahrnimmt.

Die Wellenlänge macht den Unterschied
Was ein Infrarot-Teleskop sieht, hängt dabei auch davon ab, welchen Bereich des Infrarots es durchmustert. So macht das langwelligere Ferninfrarot mit seinen Wellenlängen zwischen 25Mikrometern bis nahezu einem Millimeter vor allem die Feinstruktur und Eigenschaften der Wolken sichtbar. In diesem Bereich lassen sich auch die Zentren von Galaxien erkunden oder sehr kalte molekulare Gaswolken.

Der Pferdekopf-Nebel im sichtbaren, Nahinfrarot und mittleren Infrarot gesehen. © NASA/Robert Hurt

Das kurzwelligere Nahinfrarot, das sich nahtlos an den Bereich des sichtbaren Lichts anschließt, eignet sich dagegen dafür, durch Gas hindurch zu blicken und die Sterne selbst zu beobachten. Die Details der protoplanetarischen Scheiben wiederum, dem Bereich um die jungen Sterne herum, in dem einst Planeten entstehen könnten, werden am besten im mittleren Infrarot sichtbar, zwischen fünf und etwa 35 bis 40 Mikrometern Wellenlänge.

Während andere Infrarotteleskope wie beispielsweise Herschel, Spitzer oder WISE immer nur bestimmte Ausschnitte des gesamte Infrarotspektrums erfassen, können die Astronomen mit SOFIA nahezu die gesamte Bandbreite des Infrarots abdecken: Je nach Detektor registriert das Teleskop Wellenlängen zwischen 300 Nanometern und 1.600 Mikrometern, sein Spektrum reicht damit vom sichtbaren Bereich bis in das ferne Infrarot.