Atomaren Sauerstoff im Weltall detektieren
Das Flugzeugobservatorium SOFIA (Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie) bietet einzigartige Möglichkeiten zur Erforschung des Weltalls. Mit dem in eine modifizierte Boeing 747SP integrierten 2,7-Meter Teleskop können astronomische Beobachtungen im Infrarot- und Terahertz Wellenlängenbereich weitgehend ohne den störenden Einfluss der Atmosphäre durchgeführt werden.
GREAT und upGREAT („German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies“) sind Beobachtungsinstrumente auf SOFIA. Es handelt sich um Heterodynspektrometer, mit denen gleichzeitig zwei Frequenzen im Bereich von 1,25 bis 5 Terahertz (THz) spektral hochaufgelöst gemessen werden können. Mit den präzisen Messungen der Linienform von atomaren oder molekularen Emissions- und Absorptionslinien können die Forscher die dynamischen Verhältnisse eines astronomischen Objekts bestimmen.
Der hier ausgestellte Laser-Lokaloszillator ist ein wesentlicher Bestandteil des hochauflösenden Spektrometers für 4,7 Terahertz. Er ermöglichte erstmals die routinemäßige Beobachtung der astronomisch bedeutsamen Feinstrukturlinie von atomarem Sauerstoff. Die Emission von atomarem Sauerstoff bei einer Frequenz von 4,7 Terahertz ist eine wichtige Informationsquelle für die Forscher, um die Entstehung von Sternen besser zu verstehen. Bodengebundene Observatorien können in diesem Frequenzbereich nicht detektieren, da die Atmosphäre nicht durchlässig genug ist. Der Laser Lokaloszillator ist das weltweit erste System dieser Art. Das Instrument ist eine hochpräzise Frequenzquelle auf der Basis neuartiger Terahertz Quantenkaskadenlaser, die vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme in Zusammenarbeit mit dem Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik entwickelt wurde. Terahertz-Quantenkaskadenlaser bestehen aus mehreren Schichten von Halbleiterstrukturen, die für den Betrieb auf Temperaturen von unter -220 Grad Celsius gekühlt werden müssen. Das ganze System muss ausreichend stabil und leistungsfähig sein und dabei gleichzeitig robust genug für den Alltagseinsatz im Flugzeugobservatorium.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Stephanie Kaufhold · E-Mail: stephanie.kaufhold@dlr.de · DLR.de
