Een nieuw panoramisch beeld op basis van gegevens vastgelegd door NASA's Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) toont het bruisende centrum van onze melkweg zoals het nog nooit eerder is gezien.

SOFIA is een observatorium in de lucht dat naar de lagere regionen van de stratosfeer vliegt, ongeveer 40, 000 voet boven de aarde, infraroodbeelden van de kosmos vast te leggen. Op deze hoogten, de vliegende telescoop kan een deel van de atmosfeer van de aarde omzeilen dat een aanzienlijke hoeveelheid infrarood licht blokkeert.

Van 1 juli tot 11 juli 2019, onderzoekers onder leiding van Matt Hankins, een postdoctoraal onderzoeker bij Caltech, nam SOFIA mee op verschillende vluchten om nieuwe infraroodbeelden van de helderste delen van het centrum van onze melkweg vast te leggen. Eerdere infraroodtelescopen waren niet in staat deze gebieden vast te leggen omdat de intense helderheid leidde tot overbelichte beelden. In tegenstelling tot die telescopen, SOFIA kan korte belichtingstijden maken, het verkleinen van de kans op oververzadiging.

"We vullen de meest actieve stervormingsgebieden van het galactische centrum in die ontbraken in eerdere afbeeldingen, " zegt Hankins, hoofdonderzoeker van het programma om het galactische centrum te observeren met het FORCAST-instrument (Faint Object Infrared Camera for the SOFIA Telescope) van SOFIA. Hankins werkt in de groep van Mansi Kasliwal (MS '07, doctoraat '11), assistent-professor astronomie bij Caltech.

Hankins reed op SOFIA voor in totaal acht observatieruns. Tijdens de vluchten, hij hield de binnenkomende gegevens in de gaten om er zeker van te zijn dat ze eruitzagen zoals verwacht. Omdat wind en andere factoren de lengte van elk vluchtbeen kunnen beïnvloeden, last-minute aanpassingen aan het observatieplan kunnen nodig zijn.

"Dat is de aard van het beest van een vliegend observatorium, "zegt hij. "Als de missiedirecteur zegt dat het vliegtuig moet draaien om zich op het volgende doel te concentreren, je moet verder. De hele operatie is in hoge mate gechoreografeerd en tot op de seconde nauwkeurig gepland, maar last-minute wijzigingen kunnen nog steeds plaatsvinden."

Het nieuwe panoramische beeld toont SOFIA-gegevens die zijn genomen op mid-infrarode golflengten van 25 en 37 micron (groen en blauw gekleurd, respectievelijk) als overlay op eerdere beelden gemaakt door het Herschel Space Observatory, een Europese infraroodmissie die in 2013 werd stopgezet en door NASA's Spitzer Space Telescope, een infraroodmissie die op 30 januari moet worden ontmanteld, 2020.

De SOFIA-kaarten onthullen stof dat is opgewarmd door veel van de meest massieve sterren in de regio, waaronder enkele die tot 100 keer zo massief zijn als onze zon. Verschillende van deze stofkenmerken waren niet volledig opgelost in eerdere infraroodkaarten, dus de nieuwe kaarten stellen onderzoekers in staat om deze heldere bronnen te bestuderen op een detailniveau dat voorheen niet mogelijk was.

"We begrijpen nog steeds niet hoe massieve sterren zich vormen in dit ongelooflijk dichte gebied van onze melkweg, ", zegt Hankins. "Terwijl het galactische centrum talloze massieve sterren heeft die te zien zijn op de SOFIA-kaarten, theorie suggereert dat de regio veel meer sterren zou moeten hebben dan momenteel bekend is. Het onderzoeken van deze discrepantie is een belangrijk doel van onze studie."

Net als andere infraroodtelescopen, SOFIA kan door het koele stof heen dringen dat tussen ons en het centrum van onze melkweg ligt. Omdat telescopen met zichtbaar licht niet door het stof heen kunnen kijken, hun beelden onthullen alleen donkere wolken. Door te observeren op mid-infrarode golflengten, SOFIA is uniek gepositioneerd om niet alleen door het koele stof heen te kijken, maar ook om de handtekeningen van warm stof op te pikken dat begraven ligt in het galactische centrum.

Hankins zegt ook dat deze galactische kaart zal dienen als gids voor NASA's aankomende James Webb Space Telescope (JWST), gepland voor lancering in 2021. "Het plannen van JWST-waarnemingen van infrarood licht in deze regio zal erg moeilijk zijn zonder de SOFIA-gegevens. Deze kaarten zullen cruciaal zijn voor het bestuderen van jonge, massieve sterren in het centrum van onze melkweg in het JWST-tijdperk, " hij zegt.

Een overzichtspaper waarin de eerste resultaten worden belicht, is voor publicatie ingediend bij: Het astrofysische tijdschrift . De volledige gekalibreerde dataset is momenteel beschikbaar voor astronomen over de hele wereld voor verder onderzoek via het SOFIA Legacy Program.

SOFIA is een Boeing 747SP-jetliner die is aangepast om een ​​telescoop met een diameter van 106 inch te dragen.