Spitzer-Weltraumteleskop: NASA-Infrarot-Teleskop im Überblick

Spitzer-Weltraumteleskop: NASA-Infrarotmission — Geschichte, Technik, bahnbrechende Entdeckungen und Missionserfolg von 2003 bis zur Warmphase im kompakten Überblick.

Das Weltraumteleskop Spitzer ist ein Teleskop, das 2003 von der NASA ins All geschossen wurde. Es ist das vierte Teleskop im Programm der Großen Observatorien (das Hubble-Weltraumteleskop war das erste). Das Hubble-Weltraumteleskop nimmt Bilder des sichtbaren Lichts auf, und das Weltraumteleskop Spitzer nimmt Bilder des Infrarotlichts auf. Im Gegensatz zu Hubble umkreist Spitzer die Sonne und nicht die Erde. Spitzer startete am 25. August 2003 mit einer Delta-II-Rakete und befindet sich in einer erdfernen, sonnenumschreibenden Umlaufbahn, die es langsam von der Erde wegdriften lässt.

Aufbau und Kühlung

Das Teleskop verfügt über einen Hauptspiegel mit einem Durchmesser von etwa 85 cm und war vollständig auf Beobachtungen im Infrarotbereich ausgelegt. Um die empfindlichen Infrarotdetektoren vor eigener Wärmestrahlung zu schützen, wurde ein Kryogeniksystem mit flüssigem Helium eingesetzt, das die Instrumente auf wenige Kelvin herunterkühlte. Nachdem der Vorrat an Kühlmittel am 15. Mai 2009 erschöpft war, endete die sogenannte kryogene Phase der Mission. Einige Detektoren sind jedoch auch bei höheren Temperaturen funktionsfähig, sodass Spitzer anschließend in einer erfolgreichen „Warm-Missions“-Phase weiterarbeitete.

Instrumente

• IRAC (Infrared Array Camera) – bildgebendes Instrument mit vier Kanälen, ursprünglich bei etwa 3,6; 4,5; 5,8 und 8,0 µm. Nach dem Ende der Kryogenphase blieben die beiden kürzesten Wellenlängenkanäle (3,6 und 4,5 µm) im Betrieb.
• IRS (Infrared Spectrograph) – Spektrograph für Wellenlängen von etwa 5 bis 40 µm zur Analyse von chemischer Zusammensetzung und Temperatur von Gasen und Staub.
• MIPS (Multiband Imaging Photometer for Spitzer) – Photometer für 24, 70 und 160 µm zur Untersuchung kühler Staubemissionen und Sternentstehungsgebiete.

Wissenschaftliche Leistungen und Entdeckungen

Spitzer lieferte zahlreiche wichtige Beiträge zur Astronomie, vor allem weil Infrarotstrahlung Regionen sichtbar macht, die durch Staub verdeckt sind. Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehören:

• Charakterisierung von Exoplaneten: Messungen von Temperatur und Atmosphäreneigenschaften durch Beobachtung von Sekundärokultationen und Phasenlichtern.
• Studien zur Sternentstehung: Aufnahmen von protoplanetaren Scheiben und jungen Sternen in dichten, staubreichen Regionen.
• Untersuchungen brauner Zwerge und sehr kühler Sterne, die im sichtbaren Licht schwach, im Infraroten aber gut zu erkennen sind.
• Erforschung weiter entfernter und staubverhüllter Galaxien sowie Beiträge zum Verständnis der kosmischen Infrarot-Hintergrundstrahlung.
• Beobachtungen von Kometen, Asteroiden und Staub in unserem Sonnensystem.

Betrieb und Ende der Mission

Obwohl Spitzer ursprünglich für eine Lebensdauer von etwa 2,5 Jahren ausgelegt war, arbeitete das Teleskop deutlich länger: die Kryo-Phase dauerte bis 2009, und die anschließende Warm-Mission lief bis zur offiziellen Außerdienststellung. Die NASA stellte den Betrieb von Spitzer am 30. Januar 2020 ein. Der umfangreiche Datenarchiv der Mission bleibt der Wissenschaftsgemeinschaft erhalten und wird weiterhin für Forschung und neue Entdeckungen genutzt.

Das Weltraumteleskop Spitzer ist nach dem Astrophysiker Lyman Spitzer benannt, einem frühen Verfechter von Weltraumteleskopen, deren Vorteile gegenüber bodengestützten Anlagen er bereits Mitte des 20. Jahrhunderts beschrieb.

Entdeckungen

Das Weltraumteleskop Spitzer konnte sehr gute Details erkennen. Spitzer war das erste Teleskop, das Licht von extrasolaren Planeten (Planeten außerhalb des Sonnensystems) sehen konnte. Es war auch in der Lage, einige der ersten Sterne im Universum zu sehen, von denen angenommen wird, dass sie nur 100 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sind.

Ein Bild der Andromeda-Galaxie (M31), aufgenommen von Spitzer im Jahr 2004.

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