Nasa ermöglicht uns einen Blick auf das Universum, „wie wir es noch nie gesehen haben“

Liebe Astro Freunde, (Wissenschaft)

Die US-Raumfahrtbehörde Nasa hat am Dienstag weitere Aufnahmen des James-Webb-Weltraumteleskops veröffentlicht. Jedes Bild sei „eine neue Entdeckung“ und werde „der Menschheit einen Blick auf das Universum ermöglichen, wie wir es noch nie gesehen haben“, sagte Nasa-Chef Bill Nelson.

Die gezeigten Galaxien entstanden vor mehr 13 Milliarden Jahren und damit relativ bald nach dem Urknall. Die Gesamtheit der Bilder wurde einer einstündigen Live-Übertragung präsentiert:

Der Carinanebel ist einer der größten und hellsten Emissionsnebel am Himmel der südlichen Hemisphäre. Er befindet sich schätzungsweise 7600 Lichtjahre entfernt außerhalb unseres Sonnensystems am dort gelegenen Planeten „Wasp-96 b“. Der Carinanebel beherbergt zahlreiche riesige Sterne, die teilweise größer als unsere Sonne sind.

Der Südliche Ringnebel (auch „Eight-Burst-Nebula“ oder NGC 3132 genannt) ist ein Planetarischer Nebel, der vorwiegend aus einer Gaswolke besteht, die einen sterbenden Stern umkreist. Er ist etwa 2000 Lichtjahre von der Sonne entfernt, hat einen Durchmesser von fast einem halben Lichtjahr und expandiert mit einer Geschwindigkeit von rund 15 Kilometern pro Sekunde.

Ungefähr 290 Millionen Lichtjahre entfernt liegt Stephans Quintett, im Sternbild Pegasus. Es wurde bekannt als erste zusammenhängende Gruppe von Galaxien, die jemals entdeckt wurden entdeckt wurde (am 22. September 1877 von dem französischen Astronom Édouard Jean-Marie Stephan). Die Galaxiengruppe besteht aus den Galaxien NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B, NGC 7319 und NGC 7320C.

Die Galaxien NGC 7317 bis NGC 7319 bilden ein räumlich enges, wechselwirkendes System in etwa 300 Millionen Lichtjahren Entfernung. Vier der fünf bewegen sich aufgrund der gegenseitigen Gravitationswirkung, weshalb die Spiralarme der Galaxien unregelmäßig verformt sind. WASP-96b ist ein gigantischer Planet außerhalb unseres Sonnensystems, der überwiegend aus Gas besteht. Der Planet liegt fast 1150 Lichtjahre von der Erde entfernt und umkreist seinen Stern ungefähr alle drei bis vier Tage. Er ist halb so massiv wie Jupiter und wurde im Jahr 2014 entdeckt.

Das erste Foto der neuen Aufnahmen wurde „Webb’s First Deep Field“ getauft und zeigt den Galaxienhaufen SMACS 0723. Die Entfernung zur Erde beträgt etwa 4,6 Milliarden Lichtjahre. SMACS 0723 ist ein Himmelsausschnitt, der von der Südhalbkugel der Erde aus sichtbar ist.

Der Ausschnitt sei in etwa so groß wie ein Sandkorn, das jemand auf dem Boden in der Hand hält, so die Nasa bei der Präsentation mit US-Präsident Joe Biden am Montag. Es enthüllt Tausende von Galaxien, aber auf dem Bild sei nur „ein kleiner Teil des Universums“ zu sehen, sagte Nasa-Chef Bill Nelson. Seine Erklärung an Biden: „Das Licht, was du auf einem dieser kleinen Flecken siehst, ist seit 13 Milliarden Jahren unterwegs.“

Die Bilder des „James Webb“-Teleskops würden die Welt daran erinnern, „dass Amerika große Dinge tun kann“, sagte Biden. Zugleich gab er zu, dass schon die Vorstellung jener rund 1,5 Millionen Kilometer, die das Teleskop ins All fliegen soll, „mein Gehirn sprengen“.

Vorschau Anfang der Woche

Bild 01: Erste Testbilder hatte das Teleskop bereits vor einigen Monaten zur Erde geschickt, darunter Fotos von einem Stern und ein Selfie. Bei den noch etwas verschwommenen Bildern hatte es sich ebenfalls um Testbilder gehandelt, mit denen bewiesen werden sollte, dass die Kamera und die 18 Spiegelsegmente des Teleskops grundsätzlich funktionieren.

Warum sind diese Galaxien so spannend?

Nach dem Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren habe das Universum nur aus Wasserstoff und etwas Helium bestanden, erklärt Walter. „Die Elemente, aus denen wir hauptsächlich bestehen (Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff) wurden vor etwa 13 Milliarden Jahren in den Sternen dieser ersten Galaxien erbrütet.“ Durch Supernova-Explosionen seien sie in unseren Bereich des Universums geschleudert worden. Dort sei dann unser Sonnensystem und unsere Erde vor 4,5 Milliarden Jahren entstanden.

Sind unabhängige Fachleute genauso begeistert wie die Nasa?

Ulrich Walter, Professor für Raumfahrttechnik an der TU München, spricht von „sehr beeindruckenden Bildern“. Stefan Dreizler, Astrophysik-Professor an der Uni Göttingen, sagt: „Es ist keine Frage, dass das „James Webb“-Teleskop in vielen Bereichen einen neuen Maßstab setzen wird. Von daher bin ich auch sehr gespannt auf die ersten Daten.“

Wie ist das James-Webb-Teleskop aufgebaut?

Das Herzstück des Teleskops ist ein konkaver Spiegel von sechseinhalb Metern Durchmesser. Er wurde aus 18 sechseckigen Spiegeln zusammengesetzt. Sie bestehen aus dem seltenen Metall Beryllium und wurden für eine optimale Reflexion von Infrarotstrahlen aus den Tiefen des Universums mit Gold überzogen. Außerdem gehören vier wissenschaftliche Instrumente zu dem Teleskop, die hauptsächlich zwei Zwecke erfüllen: Bilder von Objekten im Weltraum anzufertigen und mit Spektroskopie Strahlung zu analysieren, um die physikalischen und chemischen Eigenschaften von kosmischem Material zu ergründen.

Geschützt werden der kostbare Spiegel und die Instrumente durch einen fünfschichtigen Sonnenschild, der wie ein Segel geformt ist und zur Größe eines Tennisfelds ausgefahren werden kann. Seine haarfeinen Membrane bestehen aus Kapton, einem Material, das für seine Hitze- und Kältebeständigkeit bekannt ist. Das ist wichtig, weil die sonnenzugewandte Seite des Schildes bis zu 110 Grad heiß wird und die gegenüberliegende auf etwa minus 235 Grad abkühlt.

Darüber hinaus gehören Systeme für Stromversorgung, Antrieb, Kommunikation, Orientierung und Datenverarbeitung zu dem Teleskop. Alles in allem wiegt es ungefähr so viel wie ein Schulbus.

Welche Reise hat das James-Webb-Teleskop zurückgelegt?

Das Teleskop wurde in einer Umlaufbahn mehr als anderthalb Millionen Kilometer von der Erde entfernt platziert, etwa viermal so weit weg wie der Mond. Anders als das Vorgänger-Teleskop Hubble dreht sich das Webb-Teleskop nicht um die Erde, sondern um die Sonne.

Für die Reise zu seinem Bestimmungsort, der als zweiter Lagrange-Punkt oder L2 bekannt ist, brauchte das Teleskop fast einen Monat. Bis es einsatzbereit war, vergingen weitere Monate. Konnte Hubble noch von Astronauten repariert werden, ist das Webb-Teleskop nun so weit weg von der Erde, dass es Menschen noch nie hierher geschafft haben.

Was ist die Mission des Teleskops?

Das Teleskop erforscht die Frühzeit des Kosmos, nur einige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall vor etwa rund 13,8 Milliarden Jahren. Astronomen versprechen sich Rückschlüsse auf die Bildung der ersten Sterne und Galaxien. Sie hoffen auf Bilder von Sternen, die älter sind als unser Sonnensystem und vielleicht nicht mehr existieren – und möglicherweise sogar auf Hinweise auf eine zweite Erde, beziehungsweise die Frage, ob es Leben in fremden Welten geben könnte.

Die Stärke des Webb-Teleskops liegt in der Nutzung von Infrarotstrahlen. Während Hubble zumeist mit sichtbarem Licht und ultravioletten Strahlen operiert, können die Infrarotstrahlen des Webb-Teleskops das Universum leichter durchdringen. Außerdem können die Astronomen mit Infrarotstrahlen weiter in die Vergangenheit zurückblicken.

Das Webb-Teleskop soll außerdem den Mars und den mit einer Eishülle umgebenen Jupiter-Mond Europa genauer untersuchen.

Wie lange dauerte die Entwicklung des Webb-Teleskops?

Die Idee zu dem Nachfolger des derzeit noch aktiven Weltraumteleskops Hubble hatten Astronomen bereits in den 90er Jahren. Der Bau begann 2004. Der ursprünglich für 2007 anvisierte Start des Webb-Teleskops ins All wurde mehrfach verschoben und erfolgte schließlich am 25. Dezember 2021.

Mehr als zehntausend Menschen in den USA, Kanada und Europa arbeiteten an dem Teleskop mit, das Budget des Projekts von Nasa, kanadischer Weltraumbehörde CSA und europäischer Weltraumagentur ESA wuchs auf zehn Milliarden Dollar (rund 9,9 Milliarden Euro) an. Auch das Max-Planck-Institut für Astronomie, die Universität Köln und mehrere deutsche Unternehmen sind beteiligt. Die Mission soll 20 Jahre dauern.

Das Teleskop war sehr teuer. Was muss es nun liefern, damit es als Erfolg zu werten ist?

Raumfahrttechnik -Experte Walter antwortet mit einer Gegenfrage: „Wann ist ein Teleskop, das etwa 10 Milliarden US-Dollar kostet, ein Erfolg? Wenn es das tut was es soll! Und es hat bewiesen, dass es das kann.“ Jetzt müsse das Teleskop „einfach weiter liefern“. Es sei zu hoffen, dass keine Systeme ausfallen. „Dann wäre vieles in den Sand gesetzt.“ Für Dreizler hat das „James Webb“ bereits mit dem ersten Bild gezeigt, dass es die Erwartungen an die erreichbare Auflösung auch liefert.

Ich hoffe der Beitrag hat euch gefallen und er hat ein klein wenig euch begeistert. Es ist sehr erstaunlich was das James Web Teleskop im Universum alles aufnehmen kann, es sind schon wieder drei neue Planeten entdeckt worden.

Astroluxx