High Spectral Resolution Observations of the Interstellar Medium in the Nuclei of Nearby Galaxies using Herschel and SOFIA
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt "High Spectral Resolution Observations of the Interstellar Medium in the Nuclei of Nearby Galaxies using Herschel and SOFIA" hat zwei Doktorandenstellen finanziert, die im Kontext der guaranteed time observations (GT), die das I. Physikalische Institut an der Universität zu Köln im Rahmen seiner Beteiligung am HIFI-Instrument auf der ESA-Mission Herschel-Space Observatory und am GREAT-Instrument auf dem Stratosphären-Observatorium SOFIA zur Verfügung hat. Inhaltlich geht es dabei um die Untersuchung der physikalischen Bedingungen im interstellaren Medium (ISM) von Galaxien und deren Einfluss auf die Sternentstehungsaktivität. Die physikalischen Bedingungen können aus den beobachtbaren Linienintensitäten insbesondere der starken Kühl-Linien des ISM im Vergleich mit Modellen, die die Mikrophysik der Anregung des ISM beschreiben, gewonnen werden. Die wichtigsten Kühllinien sind nur vom Weltall oder von der hohen Atmophäre aus beobachtbar. Mit Herschel und SOFIA sowie den darauf erstmals fliegenden spektral höchstauflösenden Heterodyn-Instrumenten HIFI und GREAT sind diese Linien erstmals der empfindlichen Beobachtung mit hoher spektraler Auflösung zugänglich. Inhalt des Projektes bezüglich der hier geförderten Doktoranden war die Mitarbeit bei der Vorbereitung der GT-Beobachtungen, bei der Entwicklung der Daten-Pipelines für beide Instrumente, und der Datenauswertung der erfolgreichen Beobachtungen. Die Vorbereitung schließt sowohl die Planung der Beobachtungen inklusive der Erstellung der Beobachtungsskripte, wie auch die Planung, Beantragung, Durchführung und Auswertung begleitender Beobachtungsprojekte an bodengebundenen Observatorien und ggf. von Archivdaten anderer Missionen ein. Wie bei Missionen der Größenordnung von Herschel/ESA oder SOFIA/NASA/DLR nicht unüblich, sind gegenüber dem Planungsstand bei Antragstellung des Projektes Verzögerungen aufgetreten: Herschel wurde ein Jahr später als geplant schließlich im Mai 2009 in den Orbit geschickt, SOFIA hatte seine ersten wissenschaftliche Beobachtungskampagne (early science) unter Beteiligung des deutschen, am MPIfR, Bonn und am Kölner Institut gebauten, GREAT-Instruments von April bis November 2011. Entsprechend dem revidierten Zeitplan lag der Schwerpunkt der Tätigkeit im Projekt zunächst in der Durchführung begleitender Beobachtungen, und in der Ausarbeitung der Daten-Pipelines. Parallel dazu fand kontinuierlich die Arbeit an der Verbesserung der Modelle zur Interpretation der Daten statt. Ein Doktorand hat an begleitenden Beobachtungen gearbeitet (NANTEN2- und IRAM-30m-Beobachtungen ausgewählter, nahegelegener Galaxien), der andere an der Anwendung des in Köln entwickelten klumpigen Photodissoziations-Regionen-Modells zur Interpretation der großräumigen Emission der Milchstraße in den genannten Kühl-Linien des ISM (als Modell für die beobachtbare globale Emission externer Galaxien). Drei neue Doktoranden wurden dann in das Projekt aufgenommen. Der erste arbeitete teilweise im Projekt, einerseits an der Verbesserung der Staubmodellierung im Rahmen des PDR-Modells, andererseits an der Vorbereitung von SOFIA-Beobachtungen (er hat ein A-rated open-time Proposal gestellt, dass Mitte 2013 zur Beobachtung ansteht). Der zweite hat die Kalibration der atmosphärischen Transmission für GREAT/SOFIA entwickelt und implementiert. Der dritte arbeitet an den Daten zur großräumigen Kartierung des Galaktischen Zentrums (Herschel und NANTEN2); die Datenreduktion ist abgeschlossen, derzeit arbeitet er an der Anregungsanalyse.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2008, A&A, 479, 75, 12CO 4-3 and [CI] 1-0 at the centers of NGC 4945 and Circinus
Hitschfeld, M., Aravena, M., Kramer, C., Bertoldi, F., Stutzki, J., Bensch, F., Bronfman, L., Cubick, M., Fujishita, M., Fukui, Y., Graf, U.U., Honingh, N., Ito, S., Jakob, H., Jacobs, K., Klein, U., Koo, B.-C., May, J., Miller, M., Miyamoto, Y., Mizuno, N., Onishi, T., Park, Y.-S., Pineda, J.L., Rabanus, D., Röllig, M., Sasago, H., Schieder, R., Simon, R., Sun, K., Volgenau, N., Yamamoto, H., Yonekura, Y
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2008, A&A, 482, 197, Submillimeter line emission from LMC N159W: a dense, clumpy PDR in a low metallicity environment
Pineda, J.L., Mizuno, N., Stutzki, J., Cubick, M., Aravena, M., Bensch, F., Bertoldi, F., Bronfman, L., Fujishita, K., Graf, U.U., Hitschfeld, M., Honingh, N., Jakob, H., Jacobs, K., Kawamura, A., Klein, U., Kramer, C., May, J., Miller, M., Mizuno, Y., Müller, P., Onishi, T., Ossenkopf, V., Rabanus, D., Röllig, M., Rubio, M., Sasago, H., Schieder, R., Simon, R., Sun, K., Volgenau, N., Yamamoto, H., Fukui, Y.
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2008, A&A, 488, 623, A clumpy-cloud photon-dominated regions model of the global far-infrared line emission of the Milky Way
Cubick, M., Stutzki, J., Ossenkopf, V., Kramer, C., Röllig, M.
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2009, A&A, 495, 795, A complete 12CO 2-1 map of M 51 with HERA. II. Total gas surface densities and gravitational stability
Hitschfeld, M., Kramer, C., Schuster, K.F., Garcia-Burillo, S., Stutzki, J.
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2010, A&A, 521, L1, HIFI spectroscopy of low-level water transitions in M 82
Weiß, A., Requena-Torres, M.A., Güsten, R., Garçia-Burillo, S., Harris, A.I., Israel, F.P., Klein, T., Kramer, C., Lord, S., Martìn-Pintado, J., Röllig, M., Stutzki, J., Szczerba, R., van der Werf, P.P., Philipp-May, S., Yorke, H., Akyilmaz, M., Gal, C., Higgins, R., Marston, A., Roberts, J., Schlöder, F., Schultz, M., Teyssier, D., Whyborn, N., Wunsch, H.J.
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2010, A&A, 521, L2, Excitation of the molecular gas in the nuclear region of M 82
Loenen, A.F., van der Werf, P.P., Güsten, R., Meijerink, R., Israel, F.P., Requena-Torres, M.A., Garçia-Burillo, S., Harris, A.I., Klein, T., Kramer, C., Lord, S., Martìn-Pintado, J., Röllig, M., Stutzki, J., Szczerba, R., Weiß, A., Philipp-May, S., Yorke, H., Caux, E., Delforge, B., Helmich, F., Lorenzani, A., Morris, P., Philips, T.G., Risacher, C., Tielens, A.G.G.M.
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2012, A&A, 542, 22, [CII] gas in IC 342
Röllig, M., Simon, R., Güsten, R., Stutzki, J., Hübers, H.W., Hartogh, P., Jacobs, K., Guan, X., Israel, F.
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2012, A&A, 542, L21, GREAT confirms transient nature of the circum-nuclear disk
Requena-Torres, M.A., Güsten, R., Weiß, A., Harris, A.I., Martìn- Pintado, J., Stutzki, J., Klein, B., Heyminck, S., Risacher, C.
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2012, A&A, 542, L4, GREAT/SOFIA atmospheric calibration
Guan, X., Stutzki, J., Graf, U.U., Güsten, R., Okada, Y., Requena- Torres, M.A., Simon, R., Wiesemeyer, H.
