James-Webb-Teleskop: Blick in die Kinderstube des Universums

Der Start war mehrfach verschoben worden, doch nachdem das James-Webb-Teleskop (JWST) mit einer Ariane 5-Rakete am 25. Dezember letzten Jahres schließlich gestartet war, lief eigentlich alles nach Plan. Die aufwändige Konstruktion hat sich bewährt. Wie geplant sind jetzt die ersten Bilder veröffentlicht worden, die James-Webb vom sogenannten Lagrange-Punkt 2 rund 1,5 Mio. Kilometer von der Erde entfernt, geschossen hat.

James-Webb-Teleskop: Riskanter Blick zum Ursprung des Universums

James-Webb-Teleskop fliegt 1,5 Mio. km von der Erde entfernt

Das Gemeinschaftsprojekt der US-Raumfahrtbehörde NASA, der europäischen Esa und der kanadischen CSA war von Anfang an ehrgeizig konzipiert. Anders als beim Weltraumteleskop Hubble, das mehrfach von Space-Shuttles besucht wurde und gleich am Anfang einer Reparatur unterzogen werden musste, gab es diese Chance beim JWST nicht. Es ist schlicht zu weit entfernt.

Also mussten die 6,5 m durchmessenden Spiegel und der tennisplatzgroße Wärmeschutzschild automatisch in die richtige Position gerückt werden. Die Esa spricht von der „kompliziertesten und schwierigsten Installationssequenz im Weltraum“, die erfolgreich abgeschlossen wurde. Danach folgte eine monatelange Inbetriebsetzungsphase, in der die Spiegel minutiös ausgerichtet und die Instrumente auf die Weltraumumgebung kalibriert wurden. Dann war alles für die wissenschaftlichen Experimente vorbereitet.

Den Ursprüngen des Universums auf der Spur

Für die ESA ist das JWST das weltweit bedeutendste Observatorium für Weltraumforschung. Es soll nicht nur offene Fragen in unserem Sonnensystem klären, es soll darüber hinaus einen Blick in ferne Welten um andere Sterne werfen. Damit hoffen die Forschenden bisher verborgenen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin zu erforschen.

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Die wichtigsten Beiträge der ESA zur Mission sind sowohl technischer Natur – das NIRSpec-(Near-Infrared-)Instrument und Teile des MIRI-(Mid-Infrared-)Instruments – sowie die Bereitstellung der Startdienste und das Personal zur Unterstützung des Missionsbetriebs. Im Gegenzug zu diesen Beiträgen erhält die europäische Wissenschaft einen Anteil von mindestens 15 % der gesamten Beobachtungszeit, ähnlich wie beim Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA.

„Dies ist der Beginn einer neuen Ära in der Beobachtung des Universums.“ Günther Hasinger, ESA-Direktor für Wissenschaft

Anlässlich der am 12. Juli veröffentlichten ersten Fotos des James-Webb-Teleskop sagte Günther Hasinger, ESA-Direktor für Wissenschaft: „Wenn wir jetzt mit dem regelmäßigen wissenschaftlichen Betrieb beginnen, ist mir klar, dass die europäische astronomische Gemeinschaft es kaum erwarten kann, die Ergebnisse der Beobachtungszeit zu sehen, die sie für das erste Jahr des James-Webb-Teleskops erlangt hat.“

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Ein Blick reicht 4,6 Mrd. Jahre zurück

Die Wissenschaft hat sich für die nähere Zukunft gleich mehre Objekte zur Erforschung ausgewählt. Da wäre zunächst der Galaxiencluster SMACS 0723: Hierzu gehören mit rund 4,6 Mrd. Lichtjahren einige der weit entferntesten Objekte unseres Universums die jemals beobachtet wurden. Das Bild ist zusammengesetzt aus Infrarotaufnahmen in mehreren Wellenlängen. Das Foto ist laut ESA nur ein Vorgeschmack auf die Fähigkeiten des James-Webb-Teleskops bei der Untersuchung von Deep Fields.

James-Webb-Teleskop entdeckt Wasser auf Exoplaneten

Die Untersuchung anderer Planetensysteme soll den Forschenden Erkenntnisse darüber bringen, wie typisch oder untypisch unser Sonnensystem ist. Das James-Webb-Teleskop hat Wassermoleküle auf dem Exoplaneten WASP-96b, einem heißen Gasriesen, entdeckt. Nun sollen Hunderte von anderen Systemen untersucht werden, um die Zusammensetzung der Atmosphären anderer Planeten zu verstehen.

Bilder des Southern Ring Nebula zeigen beispielhaft die sich ausbreitenden Staub- und Gashüllen alternder Sterne, die eines Tages zu einem neuen Stern oder Planeten werden könnten – von der Geburt bis zu ihrem – zumindest optisch – prächtigen Tod als planetarischer Nebel.

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Sternen beim Entstehen zuschauen

Stephans Quintett: Dies ist das bisher größte Bild, das das JWST aufgenommen hat. Es hat mehr als 150 Mio. Pixel und ist aus annähernd 100 Einzelbildern zusammengesetzt. Es soll beobachtet werden, wie Sterne aus Gas und Staub entstehen, die in großen Mengen um Galaxien herumschwirren. Das James-Webb-Teleskop kann nahe beieinander gelegene, dynamisch interagierende Galaxien untersuchen, und so den Staub in Aktion zu sehen. So können Forschende Einblicke in bisher unerreichter Detailtiefe erhalten und beobachten, wie interagierende Galaxien die Sternentstehung ineinander auslösen.

Außerdem will die Wissenschaft mit dem JWST Sternentstehungsgebiete wie Carina Nebula, so genannte kosmische Klippen, beobachten und dabei Gas und Staub untersuchen, aus denen sie entstanden sind.