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Infarotastronomie: Flugzeugsternwarte SOFIA beobachtet Sternbedeckung durch Pluto

Zwergplanet Pluto im Sternbild Schütze
Zwergplanet Pluto im Sternbild Schütze | Rund vier Tage vor der Beobachtung durch SOFIA konnte Rick Fienberg den Zwergplaneten Pluto im Sternbild Schütze fotografieren. Pluto leuchtet derzeit mit einer Helligkeit von 14 mag. Der am 23. Juni 2011 bedeckte Stern ist ebenfalls markiert.
Im Hinblick auf den Vorbeiflug der Raumsonde New Horizons am Zwergplaneten Pluto und seinen drei Monden im Juli 2015 wird der Himmelskörper zur optimalen Vorbereitung der Passage derzeit intensiv untersucht. Am 23. Juni 2011 ergab sich die Möglichkeit, eine Sternbedeckung durch den im Sternbild Schütze befindlichen Pluto zu verfolgen, um Informationen über den Aufbau und die Zusammensetzung seiner überwiegend aus Stickstoff bestehenden Atmosphäre zu erhalten. Allerdings überstrich die Schattenzone nur den menschenleeren Pazifik.

Mit der Fluzeugsternwarte SOFIA, dem "Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie", ließ sich die Sternverfinsterung jedoch verfolgen. An Bord von SOFIA, einer umgebauten Boeing 747SP, befindet sich ein Spiegelteleskop mit 2,5 Meter Hauptspiegeldurchmesser, dass durch eine Luke im Flugzeugrumpf ins All blickt. Das Teleskop und seine Montierung wurden in Deutschland als nationaler Beitrag zu SOFIA entwickelt und gebaut, eine detaillierte Beschreibung finden Sie in der aktuellen Juli-Ausgabe unserer Zeitschrift "Sterne und Weltraum".

SOFIA stellt seine Beobachtungen in einer Flughöhe von bis zu 14 Kilometern an, wobei es sich über dem größten Teil des Wasserdampfs in der Erdatmosphäre befindet. So lassen sich weitgehend ungestört durch die irdische Lufthülle Beobachtungen im nahen und mittleren Infrarot anstellen.

Flugzeugsternwarte SOFIA | SOFIA, das "Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie" verwendet eine stark modifizierte Boeing 747SP, in der ein Spiegelteleskop mit 2,5 Meter Hauptspiegeldurchmesser den Himmel durch eine spezielle Luke im Rumpf beobachten kann. Das Teleskop und seine Montierung wurden in Deutschland entwickelt und gebaut. Es ist Deutschlands Beitrag zu SOFIA bei dieser Kooperation mit den der USA.
Für die Beobachtungen der Sternverfinsterung wirde HIPO, das "High-Speed Imaging Photometer for Occultation" eingesetzt. Dieses abbildende Hochgeschwindigkeits-Fotometer kann rasch ablaufende Helligkeitsänderungen mit hoher Präzision verfolgen. Die Beobachtungen erfolgten unter der Leitung von Ted Dunham vom Lowell Observatory in Flagstaff im US-Bundesstaat Arizona, der im Jahre 1988 mit dem Vorgänger von SOFIA, dem "Kuiper Airborne Observatory", die dünne Atmosphäre von Pluto entdeckt hatte.

Die Beobachtung der Sternverfinsterung durch Pluto ermöglicht es, Dichteprofile der Pluto-Atmosphäre zu ermitteln und auch die Temperaturen in unterschiedlichen Höhen über der Oberfläche des Zwergplaneten zu bestimmen. Da es gelang, SOFIA praktisch exakt in die Mittellinie der Sternverfinsterung hineinzusteuern, konnten die Forscher mit HIPO eine ausgedehnte schwache, aber eindeutige Aufhellung zur Mitte der Sternbedeckung beobachten. Sie kam durch die Lichtbrechung in der Pluto-Atmosphäre zustande, die einen geringen Teil des Lichts des hinter dem Zwergplaneten befindlichen Sterns um den festen Planetenkörper herum ähnlich einer Linse bündelte. Eine solche zentrale Aufhellung ließ sich auch schon bei Sternverfinsterungen durch den Saturnmond Titan beobachten, der jedoch eine sehr viel dichtere Atmosphäre als Pluto aufweist.

Kurz vor der Sternbedeckung hatten die Forscher an Bord von SOFIA noch einige schwierige Momente durchzustehen, da die exakte Position Plutos am Himmel und damit die Lage der Schattenzone über dem Pazifik nicht mit der eigentlich notwendigen Präzision bekannt war. Um die Positionsbestimmungen zu verbessern, es kommt hier auf Genauigkeiten im Bereich von Millibogensekunden an, wurde der Zwergplanet wenige Stunden vorher mit einem Teleskop des US Naval Observatory in Flagstaff mehrfach fotografiert und die Bilder zur Auswertung an Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) geschickt. Sie bestimmten daraus präzise Positionsangaben für Pluto und daraus die Lage der Schattenbahn.

Erst zwei Stunden vor der Sternbeckung, SOFIA befand sich bereits lange in der Luft und hatte sich schon rund 3000 Kilometer von der Heimatbasis in Südkalifornien entfernt, erhielten die Forscher an Bord die Mitteilung, dass sich die Schattenzone tatsächlich rund 200 Kilometer weiter nördlich der zuvor berechneten Zone befindet. Um dorthin zu gelangen, musste aber der Flugplan geändert und von der Luftaufsicht genehmigt werden, was 20 Minuten Wartezeit in Anspruch nahm. Aber die Beobachtung gelang dann mit Bravour.

Tilmann Althaus

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  • Quellen
NASA, 24. Juni 2011

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