En ny panoramabild baserad på data som tagits av NASA:s Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) visar vårt livliga centrum av vår galax som det aldrig har setts förut.

SOFIA är ett luftburet observatorium som flyger upp i de nedre delarna av stratosfären, ca 40, 000 fot över jorden, för att fånga infraröda bilder av kosmos. På dessa höjder, det flygande teleskopet kan kringgå en del av jordens atmosfär som blockerar en betydande mängd infrarött ljus.

Från 1 juli till 11 juli 2019, forskare ledda av Matt Hankins, en postdoktor vid Caltech, tog SOFIA på flera flygningar för att fånga nya infraröda vyer av de ljusaste delarna av mitten av vår galax. Tidigare infraröda teleskop kunde inte fånga dessa områden eftersom den intensiva ljusstyrkan ledde till överexponerade bilder. Till skillnad från dessa teleskop, SOFIA kan ta korta exponeringar, minskar risken för övermättnad.

"Vi fyller i de mest aktiva stjärnbildande regionerna i det galaktiska centrumet som saknades i tidigare bilder, säger Hankins, huvudforskare av programmet för att observera det galaktiska centret med SOFIAs FORCAST (Faint Object Infrared Camera for the SOFIA Telescope) instrument. Hankins arbetar i gruppen Mansi Kasliwal (MS '07, Ph.D. '11), biträdande professor i astronomi vid Caltech.

Hankins red på SOFIA för totalt åtta observationslopp. Under flygningarna, han övervakade inkommande data för att se till att de såg ut som förväntat. Eftersom vindar och andra faktorer kan påverka längden på varje flygsträcka, justeringar i sista minuten av observationsplanen kan vara nödvändiga.

"Det är vilddjurets natur att ha ett flygande observatorium, " säger han. "När uppdragschefen säger att planet måste vända sig för att fokusera på nästa mål, du måste gå vidare. Hela operationen är mycket koreograferad och planerad ner till den andra, men ändringar i sista minuten kan fortfarande inträffa."

Den nya panoramabilden visar SOFIA-data tagna vid medelinfraröda våglängder på 25 och 37 mikron (grönt och blått, respektive) överlagrat på tidigare bilder tagna av Herschel Space Observatory, ett europeiskt infrarött uppdrag som lades ner 2013, och av NASA:s Spitzer Space Telescope, ett infrarött uppdrag planerat att avvecklas den 30 januari, 2020.

SOFIA-kartorna avslöjar damm som har värmts upp av många av de mest massiva stjärnorna i regionen, inklusive några som är upp till 100 gånger så massiva som vår sol. Flera av dessa dammfunktioner hade inte blivit helt lösta i tidigare infraröda kartor, så de nya kartorna tillåter forskare att studera dessa ljusa källor på en detaljnivå som inte var möjlig tidigare.

"Vi förstår fortfarande inte hur massiva stjärnor bildas i denna otroligt täta del av vår galax, " säger Hankins. "Medan det galaktiska centrumet har många massiva stjärnor som kan ses på SOFIA-kartorna, Teorin antyder att regionen borde ha många fler stjärnor än vad som är känt för närvarande. Att undersöka denna diskrepans är ett viktigt syfte med vår studie."

Liksom andra infraröda teleskop, SOFIA kan tränga igenom det svala dammet som ligger mellan oss och mitten av vår galax. Eftersom teleskop för synligt ljus inte kan se genom dammet, deras bilder avslöjar bara mörka moln. Genom att observera vid medelinfraröda våglängder, SOFIA är unikt placerad för att inte bara se genom det svala dammet utan också för att plocka upp signaturerna av varmt damm begravt i det galaktiska centrumet.

Hankins säger också att denna galaktiska karta kommer att fungera som en guide för NASA:s kommande James Webb Space Telescope (JWST), planerad att lanseras 2021. "Att planera JWST-observationer av infrarött ljus i denna region kommer att vara mycket svårt utan SOFIA-data. Dessa kartor kommer att vara avgörande för att studera unga, massiva stjärnor i mitten av vår galax under JWST-eran, " han säger.

En översiktsartikel som belyser de första resultaten har skickats in för publicering till The Astrophysical Journal . Den fullständiga kalibrerade datamängden är för närvarande tillgänglig för astronomer över hela världen för vidare forskning via SOFIA Legacy-programmet.

SOFIA är en Boeing 747SP jetliner modifierad för att bära ett 106-tums teleskop.