Dass SOFIA die hohen Erwartungen der Astronomen erfüllt, hat das Stratosphären-Observatorium bereits 2011 bewiesen. Im Verlauf des Jahres absolvierte die fliegende Sternwarte bereits 30 Test- und Beobachtungsflüge. Denn mit ihr entdeckten die Astronomen zwei neue, zuvor im Weltraum noch nicht nachgewiesene Moleküle und enträtselten verschiedene Stadien der Sternengeburt. Mit an Bord: der deutsche Fern-Infrarotdetektor GREAT und der für mittleres Infrarot ausgelegte Detektor FORCAST der NASA.

Diesen Protostern (Pfeil) beobachtete SOFIA in der Rho Ophiuchi Sternenwiege © NASA/JPL-Caltech/WISE Team

Rätsel Sternengeburt
Im Groben ist den Astronomen durchaus bekannt, was bei einer Sternengeburt passiert: Eine Wolke aus Gas und Staub kollabiert unter ihrer eigenen Schwerkraft und komprimiert die Materie dadurch immer mehr. Im Zentrum bilden sich so nach und nach neue Himmelskörper. Ab einem bestimmten Punkt ist die Dichte der Materie in ihnen so groß, dass die Atome verschmelzen. Die Kernfusion setzt ein und große Mengen an Energie werden frei - der junge Stern beginnt zu leuchten. "Dieses einfache Bild scheint prinzipiell richtig zu sein, aber es gibt viele Details dieses Prozesses, die bisher ungeklärt sind", erklären Forscher des SOFIA Science Center von der Universities Space Research Association (USRA). So sei bisher unklar, welche Rolle Umweltfaktoren wie beispielsweise Strahlungsfelder oder Winde in der kollabierenden Wolke spielen. Und auch wie massearme Sterne entstehen, sei noch nicht genau verstanden.

Mit Hilfe des Detektors GREAT erhielten die Forscher nun bereits bei der Generalprobe des SOFIA-Teleskops neue Einblicke in diese Prozesse. Sie wurden erstmals Zeuge, wie die protostellaren Hüllen von drei Babysternen kollabierten und konnten die dabei ablaufenden Ereignisse genauer beobachten. Einer der Protosterne gehörte einem massearmen Stern und lag in der Rho-Ophiuchi-Sternentstehungsregion in rund 400 Lichtjahren Entfernung.

	Blick auf das GREAT-Spektrometer, montiert am SOFIA-Teleskop © SOFIA (NASA), GREAT (R. Güsten)

Zudem untersuchten sie die Hülle eines Sterns in der Spätphase seiner Entwicklung und gewannen neue Erkenntnisse über die heftige Wechselwirkung von Supernova-Relikten mit ihrer Umgebung, dem interstellaren Medium. „Die hohe Auflösung unseres Spektrometers ist speziell dafür ausgelegt, die Physik und Chemie des interstellaren Gases und den Lebenszyklus der Sterne zu erforschen, von ihrer frühen embryonalen Phase noch innerhalb der Geburtswolke bis zum Tod des entwickelten Sterns, bei dem die Hülle wieder zurück in den umgebenden Raum geschleudert wird“, sagt GREAT-Projektleiter Rolf Güsten vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Eine Schwefel- und eine Deuterium-Verbindung
GREAT verhalf den Astronomen auch zur Entdeckung zweier zuvor noch nicht im Weltraum nachgewiesener Moleküle. Der an das SOFIA-Teleskop angeschlossene Detektor machte die typischen Spektralsignaturen dieser Verbindungen in interstellaren Gaswolken ausfindig. Bei den Molekülen handelt es sich um Schwefelhydrid (SH) und das deuterierte Hydroxyl-Radikal (OD). Bei dieser Verbindung aus einem Sauerstoff- und einem Wasserstoffatom ist der Wasserstoff durch sein schwereres Isotop Deuterium ersetzt. Beide Funde liefern wichtige Informationen zur Chemie der interstellaren Wolken.