Am 25. Dezember 2021 wurde das James-Webb-Space-Teleskop (JWST) gestartet. Und seit Anfang Juli 2022 erforscht das bisher größte, teuerste und leistungsfähigste Weltraumteleskop die unendlichen Weiten des Universums.
Das JWST ist also bereits mehr als 2 Jahre im Einsatz und hat in dieser Zeit viele neue Ergebnisse zu den wichtigen und aktuellen Fragen der Astronomie geliefert. Welches sind die Highlights und welches die wichtigsten Entdeckungen und Ergebnisse des James-Webb-Teleskops bisher?
Das JWST ist der Nachfolger des 1990 gestarteten Hubble Teleskops und hat gegenüber diesem einige wichtige Neuerungen und Veränderungen:
- Das Hubble Teleskop befindet sich in einem erdnahen Orbit, in einer Höhe von etwa 570 km. Das JWST hingegen ist 1,5 Millionen km entfernt von der Erde, am Lagrange Punkt 2, in einem stabilen Orbit um die Sonne im Erdschatten.
- Der Spiegel des James-Webb-Teleskops ist deutlich größer als der vom Hubble Teleskop: 6,5 m gegenüber 2,4 m. So sammelt das JWST in der gleichen Zeit etwa 6-mal so viel Licht und kann deshalb genauere Messungen schneller durchführen.
- Die wichtigste Neuerung ist jedoch der erweiterte Spektralbereich. Im Gegensatz zum Hubble Teleskop misst das JWST vor allem im mittleren Infrarotbereich. Dadurch sind Messungen möglich, die für das Hubble Teleskop physikalisch ausgeschlossen sind: Zum einen kann das JWST so das Licht von weiter entfernten Galaxien und Sternen messen. Und es kann im mittleren Infrarot auch detailliert die Gasnebel und Staubwolken erforschen, aus denen sich Galaxien und Sterne bilden.
Wissenschaftler erhoffen sich daher vom JWST viele neue Erkenntnisse, gerade zu den aktuellen großen Fragestellungen der modernen Astronomie und Kosmologie. Und die bisherigen Ergebnisse haben diese Hoffnungen bestätigt. Zum Teil haben die Entdeckungen des JWST die Erwartungen sogar übertroffen.
Bereits im ersten Jahr hat das JWST zahlreiche atemberaubende Bilder und interessante Entdeckungen gemacht. Dazu gehören vor allem:
- neue Erkenntnisse zum Big Bang und
- zur Bildung von Galaxien sowie
- zur Entstehung von Sternen und
- wichtige neue Entdeckungen zu Exoplaneten
Die meisten dieser Ergebnisse gelangen aufgrund der technischen Neuerungen und wären so mit dem Hubble Teleskop und auch anderen modernen Teleskopen nicht möglich gewesen. Und manche der Entdeckungen des JWST sind so spektakulär, dass einige Wissenschaftler meinen, die bisherigen Theorien zur Entstehung von Galaxien, und evtl. auch des Universums müssen neu überdacht werden.
In den folgenden Kapiteln gehen wir auf die wichtigsten und interessantesten Ergebnisse des James-Webb-Teleskops genauer ein. Wir geben einen Überblick der Highlights und der schönsten, atemberaubenden Bilder des JWST nach etwa 2 Jahren Messzeit. Und wir diskutieren den wissenschaftlichen Zusammenhang dieser Ergebnisse und Entdeckungen.
Die Kapitel im Überblick
Ziele der James Webb Mission
Der Betrieb des James-Webb-Teleskops war für eine Dauer von 10 Jahren geplant. Doch aufgrund eines sehr geringen Treibstoffverbrauchs beim Start wird es wahrscheinlich über 20 Jahre Messungen machen können.
In dieser Zeit sollen die verschiedenen Instrumente des Weltraumteleskops eine Reihe von aktuellen Themen der Kosmologie und Astronomie untersuchen.
Zu den Zielen und Aufgaben des James Webb Space Teleskops gehören vor allem:
- Erforschung der Bildung und Entwicklung von Galaxien, insbesondere:
- Welches waren die ersten Galaxien nach dem Urknall und
- wie sind diese ältesten Galaxien entstanden?
- Genauere Untersuchungen der Sternentstehung: Wie bilden sich Sterne aus interstellarem Staub?
- Exoplaneten: Auf welchen Planeten außerhalb des Sonnensystems ist Leben möglich?
Um diese Themen und Fragen genauer zu erforschen, verfügt das JWST über mehrere hochmoderne wissenschaftliche Instrumente. Viele davon können auch im mittleren und nahen Infrarotbereich messen. Genauere Informationen und technische Daten zum JWST sowie den Instrumenten findet Ihr in diesem Artikel:
Einige der oben genannten Themen erfordern die genaue Auswertung von vielen Langzeitmessungen. Die letztendlichen Antworten zu diesen wichtigen Fragen der Kosmologe und Astrophysik sind deshalb erst in einigen Jahren zu erwarten.
Doch auch die bisherigen Ergebnisse geben bereits viel Stoff zur Diskussion und werfen auch neue Fragen auf. Im Folgenden stellen wir einige der bisherigen Entdeckungen des JWST genauer vor.
JWST Ergebnisse und Highlights
Sternentstehung
Pillars of creation (Säulen der Schöpfung)
Die Säulen der Schöpfung sind ein Gebiet im Adlernebel, etwa 6.500 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Schlange. Dieser Nebel wurde zuerst 1995 vom Hubble Teleskop untersucht und die Aufnahmen gehören mit zu den Highlights der Hubble Mission.
Das James-Webb-Teleskop führte im Oktober 2022 neue Messungen des Adlernebels und auch der Säulen der Schöpfung durch. Diese Messungen erfolgten im mittleren Infrarotbereich mit dem MIRI Instrument sowie im nahen Infrarotbereich mit dem NIRCam Instrument.
Diese Spektralbereiche ermöglichen es, die Wolken aus Stab und Gas sehr detailliert zu untersuchen. So kann der Zusammenhang zwischen dem Vorkommen der Gaswolken und der Entstehung von Sternen genauer untersucht werden.
Die folgende Abbildung zeigt die Säulen der Schöpfung, wie sie in den Messungen des das MIRI Instruments im mittleren infraroten Spektralbereich (4,9 bis 28,8 Mikrometer) erscheinen:
Die Aufnahme zeigt die schon von den Hubble Messungen bekannten fingerartigen Säulen aus interstellarem Staub, in welchen sich über einen Zeitraum von Tausenden von Jahren neue Sterne bilden.
Auch einige der aus dem Staub entstandenen Sterne sind zu erkennen: Rote Sterne haben sich erst vor kurzem gebildet und sind deshalb nur an den Rändern der Staubwolken auszumachen. Blaue Sterne sind auch in den Wolken zu sehen. Diese Sterne sind etwas älter und haben sich bereits von dem interstellaren Staub gelöst.
Von den Hubble Messungen der Säulen der Schöpfung wissen wir: Es gibt im Innern der Wolken viele Tausende von Sternen. Doch in den Messungen im mittleren infraroten Spektralbereich sind die allermeisten davon nicht zu sehen. Das liegt daran, dass durch das MIRI Instrument bei diesen Wellenlängen vor allem das Licht der Gas- und Staubwolken des interstellaren Staubs detektiert wird.
Die Strukturen dieser Wolken sind entsprechend deutlicher zu sehen als in den Hubble Aufnahmen bei sichtbarem Licht. Die meisten Sterne, welche sich in den Säulen der Schöpfung befinden, sind jedoch von interstellarem Staub umgeben. Für die Messungen mit dem MIRI Instrument sind diese Sterne deshalb unsichtbar.
Das James-Webb-Teleskop verfügt jedoch über insgesamt 4 wissenschaftliche Instrumente. Und auch mit dem NIRCam Instrument, welches Licht im nahen Infrarotbereich bei Wellenlängen von 0,6 bis 5 Mikrometer detektiert, wurden die Säulen der Schöpfung gemessen:
Quellen
https://de.wikipedia.org/wiki/Adlernebel
https://de.wikipedia.org/wiki/S%C3%A4ulen_der_Sch%C3%B6pfung