Ser stjernefødsler fra stratosfæren

Før fløy veteran-jumbojeten for  flyselskapet Pan Am. Nå bærer den et infrarødt teleskop opp i stratosfæren,  for å se fjerne tåker der stjerner fødes.

Publisert

Se video fra en nattflygning med det infrarøde observatoriet SOFIA ombord på en Boeing 747!

Resultater fra det flygende observatoriet Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) går nå inn for landing med faglig prestisjetyngde i spaltene til tidsskriftet The Astrophysical Journal Letters. De vier en hel utgave til det flygende observatoriet. Det gir løft, både faglig og fysisk.

For oppe i stratosfæren er det 2,5 meter brede speilteleskopet høyt over vanndampen i atmosfæren. Vanndampen stanser de infrarøde strålene fra fjerne tåker av gass og støv, langt utenfor vårt solsystem.

Usynlige stråler

En slik tåke er som en livmor for nye stjerner og solsystemer.  De fødes når gassen og støvet trekker seg sammen til soler og planeter. Dette skjer for eksempel i den lysende gasståken Messier 42 i stjernebildet Orion.

Du kan se den i Orions sverd, rett under beltet hans en klar vinterkveld. Men SOFIA kan se mye mer enn en liten kikkert, eller for den saks skyld en gigantisk stjernekikkert på jorda.

For SOFIA ser de infrarøde strålene. Hadde vi hatt øyne som kunne se hvordan regnbuen fortsetter fra grønt til gult til orange til rødt og så videre nedover i fargespekteret, ville vi kunnet se det som kalles de nære infrarøde strålene.

Stjernebildet Orion fotografert i synlig lys (t.v) og i infrarødt (ikke fra SOFIA, men fra en satellitt). Infrarødt lys kan ikke sees, men vi kan føle langbølget infrarød stråling som varme på huden. På samme måten kan vi se varmen fra fjerne stjernetåker idet de trekker seg sammen og danner nye stjerner og planeter. (Foto: Synlig lys: Akira Fujii; Infrarødt: Infrared Astronomical Satellite
Stjernebildet Orion fotografert i synlig lys (t.v) og i infrarødt (ikke fra SOFIA, men fra en satellitt). Infrarødt lys kan ikke sees, men vi kan føle langbølget infrarød stråling som varme på huden. På samme måten kan vi se varmen fra fjerne stjernetåker idet de trekker seg sammen og danner nye stjerner og planeter. (Foto: Synlig lys: Akira Fujii; Infrarødt: Infrared Astronomical Satellite

Varmen fra Oriontåken

Og SOFIA kan se enda videre nedover til de fjerne infrarøde strålene, som vi kan kjenne på huden fra en ovn: Varmestrålene.

Det er ikke bare kokeplater som sender ut slike varmestråler. Også Oriontåken og andre skyer av gass og støv ute i verdensrommet sender ut den samme usynlige varmegløden.

To av artiklene i The Astrophysical Journal Letters handler spesielt om denne tåken, og de rekordskarpe bildene i varmestråler som SOFIA har tatt.

Bildene viser skyer som er midt i fødselsriene for nye stjerner, det såkalte BN/KL-komplekset.  Andre bilder viser skiver av gass og støv som er i ferd med å trekke seg sammen til planetsystemer.

Astronomene kan også se hvordan den sigdformede gasståken Ney-Allen blåses ut fra stjernehopen Trapezium inne i Oriontåken.

Skyggen av Pluto

SOFIA skal ikke bare se på stjernetåker. Flyet skal også sikte seg inn på den smale skyggen som planeter eller dvergplaneter i vårt solsystem tegner over jordskiva når de går foran en fjern stjerne.

Slike begivenheter er nyttige for astronomene. Når den fjerne stjerna glir inn bak kanten av for eksempel Pluto, så passerer stjernelyset gjennom atmosfæren til denne dvergplaneten.

Astronomene kan da bruke spektrometre tilkoblet teleskopet på SOFIA for å måle hvordan stjernelyset farges av Plutos atmosfære. Slik kan de finne ut hva denne atmosfæren består av.

Spektrometrene på SOFIA skal også brukes til å finne ut av hva kometer og fjerne gasståker er laget av.

Det store bildet av kjernen i Oriontåken er tatt med romteleskopet Spitzer. De to mindre utsnittene er tatt med SOFIAs infrarøde FORCAST-kamera. (SOFIA foto:James De Buizer / NASA / DLR / USRA / DSI / FORCAST;   Spitzer-foto: NASA/JPL)
Det store bildet av kjernen i Oriontåken er tatt med romteleskopet Spitzer. De to mindre utsnittene er tatt med SOFIAs infrarøde FORCAST-kamera. (SOFIA foto:James De Buizer / NASA / DLR / USRA / DSI / FORCAST; Spitzer-foto: NASA/JPL)

Sprek gammel jumbo

Jumbojeten som bærer SOFIA opp i 12 000 meters høyde, har en brokete historie. Boeing 747SP ble overlevert til Pan American World Airways i 1977.

Forkortelsen SP står for Special Performance. Den innebærer at en del av skroget ble fjernet, slik at flyet ble kortere og lettere.

Dermed fikk det også bedre ytelser. Motorene kunne skyve flyet høyere opp og fortere fram enn noen annen jumbojet på den tida.

Seinere gjorde flyet tjeneste i mange år i selskapet United Airlines, før det gikk inn for landing i opplag på en flykirkegård utenfor Las Vegas.

Nytt liv i NASA

Men lykken smilte til den gamle luftens kjempe. I 1997 kjøpte The National Academy of Sciences flyet, gjennom sin organisasjon Universities Space Research Association (USRA), der 105 forskjellige forskningsinstitusjoner er medlemmer.

Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) er verdens største flybårne observatorium. Fra en lasteluke i en Boeing 747 ser det 2,5 meter store speilteleskopet i infrarødt lys mot fjerne stjernetåker. Lasteluken inn til teleskopet står åpen bak vingen. (Foto: NASA)
Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) er verdens største flybårne observatorium. Fra en lasteluke i en Boeing 747 ser det 2,5 meter store speilteleskopet i infrarødt lys mot fjerne stjernetåker. Lasteluken inn til teleskopet står åpen bak vingen. (Foto: NASA)

USRA planala å bygge det om til verdens største flygende observatorium. Samme år kjøpte NASA flyet av USRA, og startet testflygninger. Den tyske romfartsorganisasjonen Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt ble også med på prosjektet.

Etter mye planlegging og mange forsinkelser kunne så endelig flyet i desember 2010 starte på sitt første vitenskapelige tokt fra NASAs Dryden Aircraft Operations Facility i Palmdale i California.

Humpetitten

Å peke et teleskop mot stjernene gjennom en åpen sideluke på en jumbojet er ikke bare lett. Flyet duver og rister, og lufta virvler med stor fart inn gjennom sideluka.

Opphenget til teleskopet er dempet med olje under trykk. Dessuten registreres alle flyets bevegelser med gyroskoper, høyhastighets kameraer og andre instrumenter, slik at alle vibrasjoner kan oppheves med motsatte, raske justeringer.

Lasterommet der teleskopet står, må også kjøles ned for å unngå temperaturforskjeller i forhold til den kalde lufta i de store høydene.

Når lukene skalkes før landing, må lasterommet fylles av superkaldt flytende nitrogen for å hindre at det dugger på de nedkjølte speilene og instrumentene.

Ofte på vingene

Og nå har altså de rundt 2 milliarder norske kronene som NASA har pumpet inn i prosjektet, begynt å sprute ut i spaltene til vitenskapelige tidsskrifter. 

Det finnes også flere satellitter med infrarøde instrumenter, men SOFIA har den fordelen at den lettere kan utstyres med forskjellige instrumenter, og at den lettere kan repareres hvis noe går i stykker.

SOFIA skal stadig oftere på vingene i nettene som kommer, og vil være fullt operativ i 2014 med rundt 100 flygninger i året, ifølge NASA.

Lenker og referanser:

Nyhetsmelding fra NASA

SOFIAs vitenskapelige nettsider

SOFIA Early Science, The Astrophysical Journal Letters, Volume 749, Number 2, 2012, April 20