SOFIA: Daten-Goldgrube für die astronomische Forschung

Wie hoch ist die Konzentration des atomaren Sauerstoffs in der Venusatmosphäre? Was hat es mit planetarischen Nebeln auf sich, die entstehen, wenn Sterne sterben? Welche Rolle spielen Magnetfelder bei der Geburt von Galaxien? Nur einige der wissenschaftlichen Fragen, bei deren Klärung die fliegende Sternwarte SOFIA behilflich war.

Das Stratosphären Observatorium für Infrarot Astronomie SOFIA erkundete von November 2010 bis September 2022 das Weltall. Hinter den Beobachtungsflügen steht ein deutsch-amerikanisches Gemeinschaftsprojekt der Raumfahrtagenturen DLR und NASA. Den wissenschaftlichen Betrieb auf deutscher Seite koordiniert das Deutsche SOFIA Institut am Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart. 

Im September 2022 stellte SOFIA den Beobachtungsbetrieb ein. Doch auch zukünftig werden Forschende von SOFIAs großem „Wissensschatz“ profitieren. Ein Team aus Expert*innen des Instituts für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart wird in den nächsten fünf Jahren das SOFIA Data Center (SDC) aufbauen. Finanziert wird das Vorhaben mit Mitteln der DLR Raumfahrtagentur. Ziel ist es, die von SOFIA gesammelten Daten der internationalen astronomischen Gemeinschaft in optimalem Zustand zur weiteren wissenschaftlichen Nutzung zur Verfügung zu stellen.

„Wir wollen mit unserer Arbeit deutsche und internationale Astronom*innen dabei unterstützen, SOFIAs wissenschaftliches Erbe vollständig auszuschöpfen und noch zahlreiche Artikel zu veröffentlichen, die auf diesem Archiv basieren“, so Dr. Bernhard Schulz, Projektwissenschaftler des SDC und ehemaliger SOFIA Science Mission Deputy Direktor. Er stellte das SDC, das im Juli 2024 offiziell seinen Betrieb aufnahm, am 12. September 2024 im Rahmen der Jahrestagung der Astronomischen Gesellschaft in Köln der Wissenschaftsgemeinschaft vor. Die SOFIA-Datensammlung ist einzigartig, denn aufgrund der langen Entwicklungsphasen solcher Projekte wird es mindestens zehn bis zwanzig Jahre lang kein Observatorium mehr geben, das Ferninfrarotdaten detektieren kann. „Daher ist jedes Photon, das SOFIA detektiert hat und dessen Messung im SDC-Archiv gespeichert sein wird, derzeit ausgesprochen wertvoll“, so Schulz.

Das SDC wird die SOFIA-Daten nicht nur archivieren, sondern auch so aufbereiten, dass Forschende die astronomischen Beobachtungen auch in Zukunft optimal wissenschaftlich verwerten können. Dafür müssen zum Beispiel Störfaktoren bereinigt oder verschiedenen Datenpunkten die richtigen Wellenlängen zugeordnet werden. Die dafür nötige Software wird kontinuierlich optimiert, deswegen ist es am Ende der Betriebsphase großer Observatorien üblich, alle Daten nochmal mit der neuesten Software-Version zu bearbeiten. 

Bei einer fliegenden Sternwarte wie SOFIA spielen zusätzliche Faktoren wie etwa eine verbesserte Koordinatenrekonstruktion - abgeleitet von den Leitkameras des Observatoriums – oder neue Korrekturen für den vorhandenen infrarotabsorbierenden atmosphärischen Wasserdampf eine Rolle. Zusammen mit den wissenschaftlichen Daten werden diese technischen und operationellen Informationen ebenfalls im SDC-Archiv abgelegt. Zahlreiche ehemalige Mitarbeitende des Deutschen SOFIA Instituts (DSI) werden hierfür ihre Expertise einbringen.

Die Daten des SDC-Archivs, dessen Struktur sich am Virtual Observatory (VO) Standard orientiert, stehen Forschenden aus aller Welt kostenlos zur Verfügung. So können SOFIA-Daten direkt mit den Daten anderer Observatorien kombiniert oder verglichen werden. Mit Hilfe von Workshops und Webinaren oder in direkter Einzelberatung wird das SDC Forschende im Umgang mit den SOFIA-Beobachtungen unterstützen.

Auf amerikanischer Seite hat die NASA in der rund einjährigen Nachbetriebsphase von SOFIA eine begrenzte Datenmenge neu bearbeitet und anschließend alle Daten dem Infrarot-Wissenschaftsarchiv am Infrared Processing and Analysis Center (IPAC), einem NASA-Wissenschaftszentrum, zur Verfügung gestellt. Das SDC plant eine Zusammenarbeit mit IPAC, sodass beide Archive miteinander im Einklang bleiben.

2029 endet das SDC-Projekt, dann wird das SOFIA Archiv dauerhaft an das Deutsche Astronomische Zentrum in Görlitz transferiert.

Über SOFIA
SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Die SOFIA-Aktivitäten werden auf deutscher Seite von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR koordiniert und vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart durchgeführt, auf amerikanischer Seite von der NASA und der Universities Space Research Association (USRA).

SOFIA im Museum
Nach dem Ende der Beobachtungsflüge ist das SOFIA-Flugzeug mittlerweile am Pima Air and Space Museum (PASM) in Tucson, Arizona zu besichtigen. Von Oktober bis April werden dort regelmäßig Führungen durch das Flugzeug angeboten, ganzjährig ist eine Ausstellung zur SOFIA-Mission zu sehen. Das Spiegelsystem des SOFIA-Teleskops wird ab 2027 im Deutschen Optischen Museum (DOM) in Jena eindrucksvoll im Foyer des Museums in Szene gesetzt. Das DSI unterstützt das PASM wie das DOM mit Modellen, Infomaterialien und Expertise.

SOFIA Projektchronik

Fliegende Sternwarte SOFIA entdeckt molekulares Wasser auf dem Mond

Sofia entdeckt Baustein für das junge Universum 

SOFIA weist erstmals direkt atomaren Sauerstoff in der Venus-Atmosphäre nach

SOFIA bietet neuen Weg zur Erforschung der Erdatmosphäre

Pulsierende Sterne verteilen Grundbausteine für das Leben im All

SOFIA bringt Licht in den Nebel der Plutoatmosphäre

Weitere