WISE-Satellitensatz zur Zuordnung des Infrarot-Universums

Der neueste Weltraumvermesser der NASA sollte in der Lage sein, entfernte Galaxien zu untersuchen und schwache Objekte direkt in unserem eigenen himmlischen Hinterhof zu entdecken

Eingebettet in die Nutzlast einer Delta-2-Rakete auf der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien sollte ein Satellit neue Ziele für astronomische Untersuchungen in der Nähe und in der Ferne eröffnen. Der weiträumige Infrarot-Survey-Explorer (WISE) der NASA soll nicht vor 6:09 Uhr morgens starten. Pacific Standard Time am 11. Dezember wird mit der Kartierung des Himmels im mittleren Infrarot beauftragt, um einen Atlas von Objekten zu erstellen, deren emittiertes Licht für das menschliche Auge unsichtbar ist und von der Erdatmosphäre weitgehend absorbiert wird.

Der internationale Infrarot-Astronomie-Satellit, der direkteste Vorgänger des 320 Millionen US-Dollar teuren WISE, wurde vor mehr als 25 Jahren auf den Markt gebracht. Mit dem zunehmenden technologischen und astronomischen Know-how seitdem kann WISE eine Fülle neuer Objekte erwarten, von fernen Galaxien, deren optisches Licht durch ihren Infrarot-Ausgang in den Schatten gestellt wird, bis hin zu ausgefallenen Sternen, die als braune Zwerge bekannt sind zur Erde als der Stern Proxima Centauri, der nächste bekannte Nachbar der Sonne.

"WISE wird den gesamten Himmel im mittleren Infrarot überblicken - das sind Wellenlängen, die fünf bis 33 Mal länger sind als das rote Licht, das Sie sehen können", erklärt der Hauptforscher der Mission, der Astronom Edward Wright von der University of California, Los Angeles. "Durch das Studium dieser längeren Wellen können wir die Lichtquellen betrachten, die kühler sind als beispielsweise die Glühbirnenfilamente oder die Sonne, die normalerweise das Licht erzeugen, das wir sehen."

Der Satellit umkreist die Erde in einer polaren Umlaufbahn (über beide Pole fliegend) und folgt dem sogenannten Terminator - der Trennlinie zwischen Tag und Nacht auf dem darunter liegenden Planeten. Durch diese Ausrichtung kann WISE sein Teleskop von der Erde weg richten und die Sonne auf einer Seite halten, sodass das Raumfahrzeug durch seinen Sonnenschirm vor Sonnenstrahlung geschützt werden kann. WISE-Detektoren mit längerer Wellenlänge werden kryogen auf nur 8 Kelvin oder etwa –265 Grad Celsius gekühlt. Warme Instrumente können Infrarotbeobachtungen mit ihrer eigenen Strahlungswärme kontaminieren.

Es dauert eine halbe Erdumlaufbahn um die Sonne oder ein halbes Jahr, um den gesamten Himmel abzubilden. Mit ausreichend Kryogen für 10 Monate Flug sollte WISE eine vollständige Untersuchung durchführen können, bevor die Beobachtungen auf der Hälfte des Himmels verdoppelt werden. Sechs Monate nachdem dem Raumfahrzeug das Kühlmittel für seine Instrumente ausgeht, sollte ein vorläufiger Datensatz für Astronomen freigegeben werden.

Im Verlauf der Mission prognostiziert Wright: "Wir werden hunderte Millionen von Quellen sehen und Millionen von brandneuen Objekten, von denen niemand wusste, dass sie existieren." WISE wird auch dazu beitragen, die Bedrohung durch erdnahe Asteroiden einzudämmen, von denen viele bereits katalogisiert sind, deren Größe - und damit die Gefahr von Schäden - jedoch nur anhand ihres Reflexionsgrades von optischem Licht schwer zu messen ist.

Michael Skrutskie, ein Astronom der University of Virginia und Mitglied des WISE-Wissenschaftsteams, interessiert sich besonders für die Fähigkeit des Satelliten, bisher unbekannte braune Zwerge ausfindig zu machen, Objekte, die größer als Planeten sind, aber zu klein sind, um die Kernfusion von Wasserstoff aufrechtzuerhalten. Weil sie nicht wie normale Sterne hell brennen, sind braune Zwerge schwer zu erkennen, strahlen jedoch genug Wärme aus, um im Infrarotbereich zu erscheinen.

"Wenn man sich die bisher entdeckten Entdeckungen des Braunen Zwerges ansieht, sind die coolsten gefunden - und das liegt hauptsächlich daran, dass fast ausschließlich im nahen Infrarot gesucht wurde - etwa 600 oder 650 Grad Kelvin", sagt Skrutskie. "Sie wissen, dass es dort draußen eine Population kühlerer brauner Zwerge gibt; wir sehen jetzt nur die Spitze des Eisbergs. WISE soll diese finden."

Skrutskie war der Hauptuntersuchungsleiter des Two-Micron-All-Sky-Surveys (2MASS), einer bodengestützten Beobachtungskampagne, die in kürzeren (wärmeren) Infrarotwellenlängen durchgeführt wird, als dies bei WISE der Fall ist. Er kennt also die Rolle, die Himmelskarten bei Umfragen spielen, um die weitere Forschung voranzutreiben. "Himmelsumfragen sind in gewisser Weise von grundlegender Bedeutung, um neue Objektklassen mit größeren Teleskopen für die Untersuchung zu erschließen", erklärt er.

Eines dieser Teleskope ist Herschel, ein weltraumgestütztes Infrarotobservatorium, das im Mai von der Europäischen Weltraumorganisation in Zusammenarbeit mit der NASA gegründet wurde. Daten von WISE könnten Vorschläge für die Teleskopzeit auf Herschel für detailliertere Nachbeobachtungsergebnisse generieren, sagt Paul Goldsmith, Projektwissenschaftler für Herschel am NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena (Kalifornien) WISE, das Space Dynamics Laboratory der Utah State University in North Logan, Utah, entwarf und baute seine Instrumente, und Ball Aerospace in Boulder, Colorado, baute das Raumfahrzeug selbst.)

Wie das Hubble-Weltraumteleskop, das auch über Infrarot verfügt, ist Herschel ein spitzes Instrument, kein Weitblickvermesser wie WISE. Herschel verfügt über ein Teleskop, das sogar noch größer als das von Hubble ist, und ist etwa neunmal so groß wie das bei WISE. "Man muss wissen, wo man mit Herschel hinschauen muss", sagt Goldsmith.

"Sie könnten wirklich aufregende Sachen aufdecken - von braunen Zwergen bis hin zu Galaxien", sagt Goldsmith vom WISE-Team. "Es wird viel für die Astronomen geben, aber das ist ein gutes Problem."

In der Tat, so Wright, besteht einer der aufregendsten Aspekte der WISE-Mission darin, das Unbekannte zu erschließen. Sein Kollege Skrutskie stimmt zu. "Es ist der Ansatz von Forrest Gump, richtig?" Skrutskie sagt. "Der Himmel ist wie eine Schachtel Pralinen. Man weiß nie, was man bekommt."

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