Das Spitzer Space Telescope war ein Infrarot-Weltraumteleskop der NASA. Es wurde 2003 gestartet und beobachtete das Universum mehr als 16 Jahre lang in Wellenlängen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind.
Spitzer gehörte zu den großen Weltraumobservatorien der NASA, zu denen auch das Hubble-Weltraumteleskop zählt. Während Hubble vor allem im sichtbaren und ultravioletten Licht bekannt wurde, zeigte Spitzer das Weltall im Infrarotbereich.
Dadurch konnte das Teleskop kalte, staubige und weit entfernte Objekte untersuchen, die im sichtbaren Licht oft verborgen bleiben. Dazu gehören Sternentstehungsgebiete, junge Planetensysteme, ferne Galaxien, Exoplaneten und Staubstrukturen im Weltall.
Was war das Spitzer Space Telescope?
Das Spitzer Space Telescope, kurz Spitzer, war ein Weltraumteleskop für Infrarotastronomie. Ursprünglich trug die Mission den Namen Space Infrared Telescope Facility, abgekürzt SIRTF.
Benannt wurde das Teleskop nach dem US-amerikanischen Astrophysiker Lyman Spitzer. Er war einer der frühen Befürworter großer Teleskope im Weltraum und prägte die Idee, astronomische Beobachtungen oberhalb der störenden Erdatmosphäre durchzuführen.
Spitzer wurde am 25. August 2003 mit einer Delta-II-Rakete gestartet. Die Mission war ursprünglich deutlich kürzer geplant, arbeitete aber viel länger als erwartet. Am 30. Januar 2020 wurde das Teleskop endgültig außer Betrieb genommen.
Warum beobachtete Spitzer im Infrarot?
Infrarotstrahlung liegt jenseits des roten sichtbaren Lichts. Für unsere Augen ist sie unsichtbar, aber viele Objekte im All senden gerade in diesem Bereich wichtige Informationen aus.
Besonders kalte Körper, Staubwolken, junge Sterne, protoplanetare Scheiben und ferne Galaxien lassen sich im Infrarotbereich gut untersuchen. Sichtbares Licht wird in solchen Regionen oft von Staub verschluckt oder gestreut.
Infrarotlicht kann manche Staubschichten besser durchdringen. Deshalb konnte Spitzer in kosmische Regionen blicken, die für optische Teleskope nur schwer zugänglich sind.
Warum musste Spitzer ins All?
Die Erdatmosphäre ist für Infrarotastronomie ein großes Hindernis. Wasserdampf und andere Bestandteile der Atmosphäre absorbieren viele infrarote Wellenlängen.
Zusätzlich strahlen die Erde, die Atmosphäre und selbst warme Teleskopbauteile im Infrarotbereich. Für empfindliche Messungen ist das störend, weil das Teleskop sonst seine eigene Wärme und die Umgebung mitmisst.
Ein Weltraumteleskop wie Spitzer umgeht viele dieser Probleme. Es kann oberhalb der Atmosphäre beobachten und wurde technisch so ausgelegt, dass seine Instrumente möglichst kalt blieben.
Wie funktionierte das Spitzer-Teleskop?
Spitzer besaß einen Hauptspiegel mit 0,85 Metern Durchmesser. Das klingt im Vergleich zu großen Bodenteleskopen nicht riesig. Für ein gekühltes Infrarot-Weltraumteleskop war diese Kombination aus Spiegel, Instrumenten und Standort im Weltraum jedoch äußerst leistungsfähig.
Das Teleskop sammelte Infrarotstrahlung und leitete sie an wissenschaftliche Instrumente weiter. Diese konnten Bilder aufnehmen, Spektren erstellen und die Strahlung in unterschiedlichen Infrarotbereichen messen.
Gerade Spektren sind in der Astronomie wichtig. Sie verraten unter anderem, welche Moleküle vorhanden sind, wie warm ein Objekt ist oder wie sich Materie bewegt.
Welche Instrumente hatte Spitzer?
Spitzer war mit mehreren wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet. Dazu gehörten:
- IRAC: eine Infrarotkamera für mehrere Wellenlängenbereiche
- IRS: ein Infrarot-Spektrograph zur Untersuchung des Lichtspektrums
- MIPS: ein Instrument für Messungen im mittleren und fernen Infrarotbereich
Diese Instrumente ermöglichten sehr unterschiedliche Beobachtungen: von nahen Objekten im Sonnensystem bis zu extrem fernen Galaxien.
Warum musste Spitzer gekühlt werden?
Infrarotdetektoren sind empfindlich gegenüber Wärme. Wenn ein Teleskop selbst warm ist, sendet es eigene Infrarotstrahlung aus. Das kann schwache Signale aus dem All überdecken.
Spitzer wurde deshalb mit flüssigem Helium gekühlt. In der ersten Missionsphase konnten die Instrumente extrem kalt betrieben werden. Dadurch waren besonders empfindliche Infrarotbeobachtungen möglich.
2009 war das Kühlmittel aufgebraucht. Danach begann die sogenannte „Warm Mission“. Einige Instrumente konnten nicht mehr wie zuvor arbeiten, aber zwei kürzere Infrarotkanäle der IRAC-Kamera blieben weiter nutzbar.
Warum umkreiste Spitzer nicht einfach die Erde?
Spitzer befand sich nicht in einer normalen Erdumlaufbahn wie viele Satelliten. Stattdessen folgte das Teleskop der Erde auf einer eigenen Bahn um die Sonne.
Diese sogenannte erdverfolgende Sonnenumlaufbahn hatte mehrere Vorteile. Spitzer blieb dadurch von störender Wärme der Erde entfernt und konnte seine empfindlichen Infrarotmessungen besser durchführen.
Mit der Zeit entfernte sich Spitzer jedoch immer weiter von der Erde. Dadurch wurde die Kommunikation schwieriger, und auch die Ausrichtung des Teleskops wurde zunehmend anspruchsvoller.
Was passierte 2009?
Im Jahr 2009 endete Spitzers gekühlte Hauptmission, weil das flüssige Helium verbraucht war. Das war bei der Missionsplanung erwartet worden, trat aber erst nach einer sehr erfolgreichen Betriebszeit ein.
Danach stieg die Temperatur des Teleskops an. Die empfindlicheren Beobachtungen im längeren Infrarotbereich waren nicht mehr möglich.
Trotzdem konnte Spitzer weiter wissenschaftlich arbeiten. In der Warm Mission beobachtete das Teleskop noch viele Jahre vor allem bei kürzeren Infrarotwellenlängen.
Wann wurde Spitzer abgeschaltet?
Spitzer wurde am 30. Januar 2020 außer Betrieb genommen. Die Mission endete damit nach mehr als 16 Jahren erfolgreicher Beobachtungen.
Der Abschied war nicht deshalb nötig, weil Spitzer plötzlich völlig nutzlos geworden wäre. Vielmehr wurde der Betrieb zunehmend schwieriger, weil sich das Teleskop immer weiter von der Erde entfernte und die technischen Randbedingungen anspruchsvoller wurden.
Die gesammelten Daten bleiben jedoch erhalten. Auch nach dem Ende der Mission werden Spitzer-Daten weiterhin wissenschaftlich ausgewertet.
Was hat Spitzer erforscht?
Spitzer beobachtete sehr unterschiedliche Himmelsobjekte. Dazu gehörten:
- Staub- und Gaswolken
- Sternentstehungsgebiete
- junge Sterne und Planetensysteme
- Exoplaneten
- ferne Galaxien
- Braune Zwerge
- Kometen, Asteroiden und Planeten im Sonnensystem
Die Stärke von Spitzer lag darin, kalte und staubverdeckte Regionen sichtbar zu machen. Viele davon wären im sichtbaren Licht kaum oder gar nicht zu erkennen.
Spitzer und die Entstehung von Sternen
Sterne entstehen in dichten Wolken aus Gas und Staub. Solche Regionen sind im sichtbaren Licht oft dunkel, weil Staub das Licht junger Sterne verdeckt.
Im Infrarotbereich werden diese Gebiete deutlich zugänglicher. Spitzer konnte deshalb Sternentstehungsgebiete beobachten und zeigen, wie junge Sterne ihre Umgebung beeinflussen.
Solche Beobachtungen helfen zu verstehen, wie aus kalten Wolken neue Sterne entstehen und wie sich Sternhaufen entwickeln.
Spitzer und junge Planetensysteme
Um junge Sterne befinden sich oft Scheiben aus Staub und Gas. Aus solchen protoplanetaren Scheiben können später Planeten entstehen.
Spitzer konnte die Wärmeabstrahlung solcher Staubscheiben messen. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf die Struktur, Zusammensetzung und Entwicklung junger Planetensysteme ziehen.
Diese Forschung ist wichtig, weil sie zeigt, wie häufig Planetenbildung im Universum sein könnte und wie unterschiedlich junge Planetensysteme aussehen.
Spitzer und Exoplaneten
Spitzer spielte auch bei der Erforschung von Exoplaneten eine wichtige Rolle. Exoplaneten sind Planeten, die andere Sterne umkreisen.
Im Infrarotbereich lassen sich manche Eigenschaften solcher Planeten besonders gut untersuchen. Spitzer konnte unter anderem Helligkeitsänderungen messen, wenn Exoplaneten vor oder hinter ihrem Stern vorbeizogen.
Besonders bekannt wurde Spitzer durch Beobachtungen des Systems TRAPPIST-1. Dort wurden mehrere erdgroße Planeten um einen kleinen, kühlen Stern untersucht.
Spitzer und ferne Galaxien
Spitzer blickte auch tief ins Universum. Viele sehr weit entfernte Galaxien erscheinen durch die Ausdehnung des Universums im Infrarotbereich besonders interessant.
Mit Infrarotbeobachtungen lassen sich Sterne und Staub in jungen Galaxien untersuchen. Dadurch konnte Spitzer helfen, die Entwicklung früher Galaxien besser zu verstehen.
Solche Beobachtungen ergänzen Daten anderer Weltraumteleskope und bodengebundener Großteleskope.
Spitzer und Saturns äußerer Ring
Zu den bekannten Entdeckungen von Spitzer gehört ein sehr großer, lichtschwacher Ring um den Planeten Saturn.
Dieser Ring ist im sichtbaren Licht extrem schwer zu erkennen. Im Infrarotbereich konnte Spitzer jedoch die Wärmestrahlung des Staubmaterials nachweisen.
Das zeigt gut, warum Infrarotastronomie so wichtig ist: Manche Strukturen sind nicht dunkel, weil sie unwichtig wären, sondern nur, weil wir sie im falschen Wellenlängenbereich betrachten.
Spitzer und James Webb
Das James-Webb-Weltraumteleskop wird oft als Nachfolger wichtiger Infrarotmissionen genannt. Es ist deutlich größer und empfindlicher als Spitzer und arbeitet ebenfalls stark im Infrarotbereich.
Webb ersetzt Spitzer jedoch nicht einfach eins zu eins. Spitzer hat über viele Jahre große Himmelsbereiche, Exoplaneten, Staubscheiben und ferne Galaxien beobachtet. Webb kann ausgewählte Ziele heute viel detaillierter untersuchen.
In diesem Sinn war Spitzer ein wichtiger Wegbereiter für moderne Infrarotastronomie und für viele Forschungsfragen, die mit Webb weiterverfolgt werden.
Spitzer im Vergleich zu Hubble
Hubble und Spitzer beobachteten unterschiedliche Wellenlängenbereiche. Hubble ist besonders für sichtbares und ultraviolettes Licht bekannt. Spitzer zeigte dagegen das Infrarotuniversum.
Dadurch konnten beide Teleskope einander ergänzen. Ein Sternentstehungsgebiet kann im sichtbaren Licht eindrucksvoll aussehen, während Infrarotdaten zeigen, was im Inneren staubiger Regionen passiert.
Viele moderne astronomische Untersuchungen kombinieren Daten verschiedener Teleskope. So entsteht ein vollständigeres Bild desselben Objekts.
Warum war Spitzer wichtig?
Spitzer öffnete ein Fenster zu einem Teil des Universums, der für das Auge unsichtbar ist. Es zeigte kalte, staubige und weit entfernte Objekte in einer Genauigkeit, die zuvor nur schwer erreichbar war.
Besonders wichtig war die Mission für die Erforschung von Sternentstehung, Planetensystemen, Exoplaneten, Staubstrukturen und fernen Galaxien.
Auch nach dem Ende der Mission bleibt Spitzer wissenschaftlich bedeutend. Die Datenarchive werden weiterhin genutzt und können noch lange neue Erkenntnisse liefern.
Häufige Fragen zum Spitzer Space Telescope
Was war das Spitzer Space Telescope?
Spitzer war ein NASA-Weltraumteleskop für Infrarotastronomie. Es beobachtete das Universum in Wellenlängen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind.
Wann wurde Spitzer gestartet?
Spitzer wurde am 25. August 2003 gestartet.
Ist Spitzer noch aktiv?
Nein. Die Mission wurde am 30. Januar 2020 beendet. Die gesammelten Daten werden aber weiterhin wissenschaftlich genutzt.
Warum beobachtete Spitzer im Infrarot?
Infrarotlicht zeigt kalte, staubige und verdeckte Regionen des Alls. Dadurch konnte Spitzer Objekte untersuchen, die im sichtbaren Licht schwer zu erkennen sind.
Was ist der Unterschied zwischen Spitzer und James Webb?
James Webb ist größer und deutlich leistungsfähiger, arbeitet aber ebenfalls stark im Infrarotbereich. Spitzer war eine frühere Infrarotmission und lieferte viele wichtige Ziele und Grundlagen für spätere Forschung.