Eine große rosafarbene, gesprenkelte Galaxie, die einem Rad mit einem kleinen, inneren Oval ähnelt, mit staubigem Blau dazwischen auf der rechten Seite, mit zwei kleineren Spiralgalaxien gleicher Größe auf der linken Seite vor einem schwarzen Hintergrund.

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat einen Blick in das Chaos der Cartwheel-Galaxie geworfen und neue Details √ľber die Sternentstehung und das zentrale Schwarze Loch der Galaxie enth√ľllt. (Bild: NASA)

Update vom 3.8.2022: James Webb fängt "stellare Gymnastik" in der Cartwheel-Galaxie ein

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat einen Blick in das Chaos der Cartwheel-Galaxie geworfen und neue Details √ľber die Sternentstehung und das zentrale Schwarze Loch der Galaxie enth√ľllt. Der leistungsstarke Infrarotblick des Webb-Teleskops lieferte dieses detaillierte Bild der Cartwheel-Galaxie und zweier kleinerer Begleitgalaxien vor dem Hintergrund vieler anderer Galaxien. Dieses Bild bietet einen neuen Blick darauf, wie sich die Cartwheel-Galaxie √ľber Milliarden von Jahren ver√§ndert hat.

Die ersten 5 offiziellen Bilder des James Webb Teleskops finden Sie hier.

Die Cartwheel-Galaxie, die sich etwa 500 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Sculptor befindet, ist ein seltener Anblick. Ihr Aussehen, das dem eines Wagenrads ähnelt, ist das Ergebnis einer Hochgeschwindigkeitskollision zwischen einer großen Spiralgalaxie und einer kleineren Galaxie, die auf diesem Bild nicht sichtbar ist. Kollisionen galaktischen Ausmaßes verursachen eine Kaskade verschiedener, kleinerer Ereignisse zwischen den beteiligten Galaxien; das Wagenrad ist da keine Ausnahme.

Die Kollision hat vor allem die Form und Struktur der Galaxie ver√§ndert. Die Cartwheel-Galaxie weist zwei Ringe auf ‚Äď einen hellen inneren Ring und einen umgebenden, farbigen Ring. Diese beiden Ringe dehnen sich vom Zentrum der Kollision nach au√üen aus, wie Wellen in einem Teich, nachdem ein Stein hineingeworfen wurde. Aufgrund dieser charakteristischen Merkmale bezeichnen die Astronomen diese Galaxie als "Ringgalaxie", eine Struktur, die seltener ist als Spiralgalaxien wie unsere Milchstra√üe.

Der helle Kern enthält eine enorme Menge an heißem Staub, wobei die hellsten Bereiche die Heimat von gigantischen jungen Sternhaufen sind. Der äußere Ring hingegen, der sich seit etwa 440 Millionen Jahren ausdehnt, wird von Sternentstehung und Supernovae dominiert. Wenn sich dieser Ring ausdehnt, stößt er auf das umgebende Gas und löst die Sternentstehung aus.

Andere Teleskope, darunter das Hubble-Weltraumteleskop, haben das Cartwheel bereits untersucht. Aber die Galaxie war bisher von Geheimnissen umh√ľllt ‚Äď vielleicht sogar buchst√§blich, denn die Menge an Staub verdeckt die Sicht. Webb, das in der Lage ist, infrarotes Licht zu erfassen, gibt nun neue Einblicke in die Natur des Cartwheel.

Die Cartwheel-Galaxie von Hubble
Dieses Foto aus dem Dezember 2016 zeigt die Cartwheel-Galaxie, wie sie das Weltraumteleskop Hubble aufgenommen hat. Der Qualitätsunterschied zu den neuen Aufnahmen durch das James Webb Telescop sind offensichtlich. (Bild: ESA/Hubble&NASA)
Bild nach der erfolgreichen Pr√ľfung der Kr√ľmmungsmitte des James-Webb-Weltraumteleskops
(Bild: NASA)

In K√ľrze: Was ist das James-Webb-Weltraumteleskop?

Das James-Webb-Weltraumteleskop (kurz einfach nur Webb oder JWST (James Webb Space Telescope)) ist das weltweit gr√∂√üte, leistungsst√§rkste und komplexeste Weltraumteleskop, das je gebaut wurde. Webb soll R√§tsel in unserem Sonnensystem l√∂sen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Urspr√ľnge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Es wurde am 25. Dezember 2021 per Rakete ins All bef√∂rdert. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner, der Europ√§ischen Weltraumorganisation ESA und der Kanadischen Weltraumorganisation. Seinen Namen hat vom dem ehemaligen Pr√§sidenten der NASA zur Zeit der Apollo-Mondmissionen. Im Laufe der Jahre hat der Name jedoch zu Diskussionen gef√ľhrt, da Webb an der homophoben Regierungspolitik der F√ľnfziger- und Sechzigerjahre beteiligt gewesen sein soll, zudem war er kein Astronom, eher Manager und Politiker.

Zahlen und Fakten zum JWST

Umlaufbahn 1,5 Millionen km von der Erde entfernt in der Umlaufbahn des L2-Punktes (Lagrange), da ein Körper im L2 beim Umlauf um die Sonne die Orientierung in Bezug zur Erde beibehält und gleichzeitig von der Sonne abgewandt frei ins All schauen kann.
Durchmesser des Primärspiegels ca. 6,5 m
Material des Primärspiegels Beryllium mit Goldbeschichtung
Masse des Primärspiegels 705 kg
Anzahl der Primärspiegelsegmente 18
Masse eines einzelnen Prim√§rspiegelsegments: 20,1 kg f√ľr einen einzelnen Berylliumspiegel, 39,48 kg f√ľr eine gesamte Prim√§rspiegelsegmentbaugruppe
Brennweite 131,4 Meter
Abdeckung der Wellenl√§ngen 0,6 - 28,5 ¬Ķm
Größe des Sonnenschilds 21,197 m x 14,162 m (~300 m²)
Betriebstemperatur unter 50 K (-223,3 ¬įC)
Startdatum

Dezember 25, 2021
Dauer der Mission

5 - 10 Jahre
   

Update vom 28.7: James-Webb-Weltraumteleskop √ľbertrifft seinen eigenen Rekord

Der 12. Juli 2022 hat die Raumfahrt jetzt schon ver√§ndert ‚Äď und das war erst der Anfang. Astronomen entdecken dank des Datenschatzes, den das James Webb Space Telescope (JWST) sammelt, jetzt reihenweise rekordverd√§chtig weit entfernte Galaxien. Darunter befinden sich mehrere Galaxien, die nur gut 200 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sind ‚Äď also vor etwa 13,6 Milliarden Jahren.

Vor dem Start des James-Webb-Weltraumteleskops war die am weitesten entfernte best√§tigte bekannte Galaxie GN-z11, die Astronomen etwa 420 Millionen Jahre nach dem Urknall sahen, was ihr eine Rotverschiebung von 11,6 verleiht (die Rotverschiebung beschreibt, wie sehr das von einer Galaxie kommende Licht durch die Ausdehnung des Universums gestreckt wurde. Je h√∂her die Rotverschiebung, desto weiter zur√ľck in der Zeit sehen wir eine Galaxie.)

Wie space.com berichtet, meldeten bereits eine Woche nach der Ver√∂ffentlichung der ersten wissenschaftlichen Bilder von JWST Astronomen die Entdeckung von Galaxien mit der Rotverschiebung 13, was etwa 300 Millionen Jahren nach dem Urknall entspricht. Jetzt √ľbertrifft eine neue Welle wissenschaftlicher Ergebnisse diesen Rekord: Einige Astronomen berichten von der Entdeckung von Galaxien bis zu einer Rotverschiebung von 20. Wenn das stimmt, dann sehen wir diese Galaxien so, wie sie etwa 200 Millionen Jahre nach dem Urknall existierten. Dabei handelt es sich jedoch um ein gro√ües "Wenn": Zum jetzigen Zeitpunkt ist keiner dieser Werte f√ľr die Rotverschiebung best√§tigt. Um die Entfernungen dieser Galaxien zu best√§tigen, ist eine spektroskopische Analyse erforderlich, bei der das Licht eines Objekts in ein so genanntes Spektrum zerlegt wird. Diese Analyse wird erst zu einem sp√§teren Zeitpunkt erfolgen. Es scheint jedoch klar zu sein, dass JWST durchaus in der Lage ist, Galaxien aus dieser l√§ngst vergangenen √Ąra zu entdecken.

Video der NASA zu den Höhepunkten der ersten Bilder vom James-Webb-Weltraumteleskop

Mit welchen Techniken wurden die Galaxien entdeckt?

Die Galaxien wurden mit verschiedenen Techniken entdeckt. Astronomen unter der Leitung von Haojing Yan von der University of Missouri-Columbia nutzten die Gravitationslinse des Galaxienhaufens SMACS J0723, um 88 Galaxienkandidaten jenseits einer Rotverschiebung von 11 zu entdecken, darunter eine Handvoll mit einer gesch√§tzten Rotverschiebung von 20. Bei einer Best√§tigung w√§ren diese Galaxien die mit Abstand am weitesten entfernten, die jemals entdeckt wurden. Aufgrund der kosmischen Expansion w√§ren diese Galaxien heute √ľber 35 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.

In zwei weiteren Ver√∂ffentlichungen wird √ľber die Entdeckung von Galaxien mit hoher Rotverschiebung in Bereichen des Himmels berichtet, in denen JWST einfach tiefe Aufnahmen gemacht hat, ohne dabei auf Gravitationslinsen zur√ľckzugreifen. Diese Bilder sind Teil der Durchmusterung Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), die aus Aufnahmen von 10 Himmelsbereichen durch die Nahinfrarotkamera (NIRCam) von JWST besteht. Der Nahinfrarot-Spektrograf (NIRSpec) des JWST beteiligt sich an der Beobachtung von sechs dieser Flecken, w√§hrend das Mittelinfrarot-Instrument (MIRI) des Weltraumteleskops vier davon untersucht.

Ein Team von Astronomen unter der Leitung des Doktoranden Callum Donnan von der Universit√§t Edinburgh fand eine Kandidatengalaxie mit einer Rotverschiebung von 16,7, was nur 250 Millionen Jahre nach dem Urknall entspricht. Das Team fand au√üerdem f√ľnf weitere Galaxien mit einer Rotverschiebung von mehr als 12, die alle den Rotverschiebungsrekord des JWST-Vorg√§ngers und jetzigen Kollegen, des Hubble-Weltraumteleskops, √ľbertreffen. Unterdessen entdeckte ein anderes Team unter der Leitung von Steven Finkelstein von der University of Texas in Austin mit denselben Beobachtungen von CEERS eine Galaxie mit einer Rotverschiebung von 14,3, also 280 Millionen Jahre nach dem Urknall, die die Forscher nach Finkelsteins Tochter "Maisie's Galaxy" nannten.

Gravitationslinsen erklärt

Was sind kosmischen Babys?

Die Vielzahl der entdeckten Galaxien mit hoher Rotverschiebung kann als kosmische Babys bezeichnet werden. Diese Galaxien haben einen Durchmesser von nur etwa 1.000 Lichtjahren und enthalten nur einige zehn Millionen Sterne, während moderne Galaxien Hunderte von Milliarden von Sternen beherbergen können. Astronomen schätzen, dass die kosmischen Babys weniger als 100 Millionen Jahre alt sind, möglicherweise sogar erst 20 Millionen Jahre.

Die Wissenschaftler haben noch keine der allerersten Galaxien im Universum identifiziert, die m√∂glicherweise bei Rotverschiebung 25 oder dar√ľber liegen. Die neuen Entdeckungen stehen jedoch f√ľr Generationen von Galaxien, die kurz darauf folgten und die die Wissenschaftler in den fr√ľhen Stadien ihrer Entwicklung sehen.

Die Menge des ultravioletten Lichts (das in die l√§ngeren Wellenl√§ngen des Infrarots umgeschichtet wurde, so dass es f√ľr JWST sichtbar ist) in Verbindung mit der F√ľlle an Galaxien mit hoher Rotverschiebung, die so fr√ľh in der Mission gefunden werden, l√§sst darauf schlie√üen, dass es in der fr√ľhesten Geschichte des Universums viele Galaxien gab. Entgegen einiger Erwartungen k√∂nnte die Sternentstehungsrate allm√§hlich abnehmen, je weiter wir in die Vergangenheit blicken, und nicht erst jenseits der Rotverschiebung 11 stark abfallen.
"Sollte die nachfolgende Spektroskopie [diese Rotverschiebungen] bestätigen, bedeutet dies, dass unser Universum bereits weniger als 300 Millionen Jahre nach dem Urknall von Galaxien bevölkert war", schreibt Finkelsteins Team in ihrer Arbeit.

Nachdem JWST diese starken Galaxienkandidaten in gro√üer Entfernung entdeckt hat, stellt sich nun die Frage, wie weit zur√ľck JWST sehen kann und ob es ausreichen wird, die allerersten Galaxien zu entdecken, die vielleicht nur 100 Millionen Jahre nach dem Urknall existierten. Eine solche Entdeckung w√ľrde eine gro√üe Portion Gl√ľck erfordern, da sie auf zuf√§llige Gravitationslinsen angewiesen w√§re, um die ersten Galaxien ins Blickfeld zu bringen.

Update vom 13.7.2022 World Wide Telescope nimmt die Webb-Bilder in die Datenbank auf

Wer sich gefragt hat, wo sich am Nachthimmel die Bilder von gestern verstecken, dem sei das WorldWide Telescope (WWT) empfohlen. Das WWT ist ein virtuelles Teleskop f√ľr Astronomen, ein virtuelles Observatorium der Erde f√ľr Geoforscher und ein interaktives Lehr- und Lernwerkzeug f√ľr Wissenschaftsp√§dagogen. Seit seiner Erstver√∂ffentlichung Ende 2006 ist WWT laut Microsoft zu einem festen Bestandteil der Forschungsplattform vieler Wissenschaftler und zu einem unverzichtbaren Lehrplanbegleiter f√ľr viele Wissenschaftslehrer weltweit geworden.

Das WWT hat nach der gestrigen Ver√∂ffentlichung der f√ľnf JWST-Bilder reagiert und in seine Datenbank aufgenommen. Durch eine angenehm zu bedienende Navigierleiste, f√ľhrt das WWT einen schnell zu der entsprechenden (virtuellen) Himmelsstelle. Per Zoom kommt man dann zu den Bildern und bekommt deinen einen kleinen Eindruck, um welche unglaublichen Entfernungen es sich eigentlich handelt.

Die Aufnahmen des Webb-Teleskops vom S√ľdlichen Ringnebel im WorldWide Telescope
Wo stirbt der Stern im S√ľdlichen Ringnebel? Das WorldWide Telescope hilft bei der Suche. (Bild: Screenshot von http://worldwidetelescope.org/webclient/)

Ebenfalls im WWT zeigt Alyssa A. Goodman, Astronomie-Professorin in Harvard, die Unterschiede der bisherigen Aufnahmen gegen√ľber den Bildern, die das James-Webb-Weltraumteleskop geliefert hat: wo fr√ľher nur ein unscharfer Wust an leuchtenden Objekten zu sehen war, bietet das JWST ganz neue Einblicke in Sterne und Galaxien, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind.

Wie geht es nach den ersten Bildern weiter?

So faszinierend wie die Bilder aus dem All auch sind, sie stellen lediglich eine Vorschau auf das dar, was uns noch erwartet. Hubble beispielweise hat √ľber Jahrzehnte immer wieder au√üergew√∂hnliche Bilder geliefert. Das soll auch beim JWST so sein. Nat√ľrlich sind die bunten Bilder vor allem f√ľr Laien und Hobbyastronomen interessant. Wissenschaftlter weltweit fiebern aber auch noch Spektren und Daten, die vielleicht nicht so sch√∂n aussehen, aber f√ľr die Forschung von h√∂chsten Interesse sind.

Update 12.7.2022 16:45: James-Webb-Weltraumteleskop liefert Bilder

Kosten von etwa 10 Milliarden US-Dollar, rund 30 Jahre Entwicklungszeit und unz√§hlige Personenstunden Arbeit. Heute, am 12.7. 2022, d√ľrfen sich alle am Projekt Beteiligten √ľber die Fr√ľchte ihrer Arbeit freuen: die US-amerikanische Weltraumbeh√∂rde NASA ver√∂ffentlicht die ersten f√ľnf offiziellen Bilder des Weltalls, die das James-Webb-Weltraumteleskop in den letzten Monaten aufgenommen hat. Was sich an dieser Stelle zeigte, auch bei einer Beh√∂rde wie der NASA, die ein Projekt wie James Webb auf die Beine gestellt hat, gab es ganz irdische Probleme, die viele aus dem Home Office: Probleme mit dem Ton, der Empfang des Gegen√ľbers versagt und Verbindungsprobleme.

Rund um den Globus hatten sich Menschen versammelt, um gemeinsam den Live-Stream zur Ver√∂ffentlichung anzuschauen. Vorab hatte die NASA angek√ľndigt, dass die Bilder den Carina-Nebel, den Riesenplanet WASP-96 b, den s√ľdlichen Ringnebel, die f√ľnf Galaxien Stephans Quintett und den Galaxienhaufen SMACS 0723 zeigen werden. Letzterer war bereits im Preview zu sehen.

Wir sind fasziniert und w√ľnsche Ihnen viel Spa√ü mit den Bildern. #GoWebb

Diese Bilder stellen den Auftakt einer neuen Zeitrechnung in der Weltraumforschung dar. Sie erm√∂glichen einen bisher unm√∂glichen Einblick in die Geschichte des Universums. Verst√§ndlicherweise rief das auch in den sozialen Netzwerken aber auch bei Google entsprechende Reaktionen hervor. Wir haben einige davon gesammelt ‚Äď weitere werden folgen.

NASA Live: Offizieller Stream von NASA TV zum Release der JWST-Aufnahmen

Update zu den ersten Bildern von James Webb vom 12.7.2022

‚ÄěDas erste Bild des Webb-Weltraumteleskops ist ein historischer Moment f√ľr Wissenschaft und Technik. F√ľr die Astronomie und die Erforschung des Weltraums. Und f√ľr Amerika und die gesamte Menschheit.‚Äú Mit diesen Worten kommentiert US-Pr√§sident Joe Biden die ersten Bilder des James-Webb-Teleskops (JWST). Das am 11.7.2022 ver√∂ffentlichte Bild von Webb zeigt tausende von Galaxien ‚Äď darunter die schw√§chsten Objekte, die jemals im Infraroten beobachtet wurden. Aufgenommen hat das Teleskop den Galaxienhaufen SMACS 0723, wie er vor 4,6 Milliarden Jahren erschien. Die kombinierte Masse dieses Galaxienhaufens wirkt wie eine Gravitationslinse, die weit entfernte Galaxien dahinter vergr√∂√üert. Das beeindruckende Bild wurde von Webbs Nahinfrarotkamera (NIRCam) aufgenommen und besteht aus Einzel-Bildern mit verschiedenen Wellenl√§ngen. Die Aufnahme ben√∂tigte 12,5 Stunden ‚Äď beim Vergleich mit dem Vorg√§nger Hubble ist das kurz, da es f√ľr eine √§hnliche Aufnahme zwei Wochen brauchte ‚Äď in schlechterer Qualit√§t.

Die NIRCam von Webb hat diese entfernten Galaxien in den scharfen Fokus ger√ľckt ‚Äď sie weisen winzige, schwache Strukturen auf, die nie zuvor gesehen wurden, darunter Sternhaufen und diffuse Erscheinungen. Schon bald werden die Forscher mehr √ľber die Masse, das Alter, die Geschichte und die Zusammensetzung der Galaxien erfahren, denn Webb ist auf der Suche nach den √§ltesten Galaxien im Universum.

‚ÄěUnser Blick auf das Universum wird sich auf jeden Fall √§ndern.‚Äú Wenn es um die bevorstehenden ersten Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops am 12. Juli 2022 geht, spart Dr. Kenneth Sembach, Direktor des Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, nicht mit gro√üen Worten. ‚ÄěEs wird ein Universum geben, dass wir vor Webb kannten und eines danach." Und Sembach muss es wissen, denn er leitet mit dem STScI das Operationszentrum f√ľr die Mission. Auch die ehemalige Astronautin und Nummer 2 der NASA, Pamela Melroy, sch√ľrt die Vorfreude: ‚ÄěWas ich gesehen habe, hat mich ber√ľhrt, als Wissenschaftler, als Ingenieur, und als Mensch.‚Äú Dabei ist die Erwartungshaltung zurecht hoch, haben alle beteiligten Partner mit dem James Webb Space Telescope (JWST) ein Meisterwerk an Ingenieurskunst geschaffen. So l√§sst sich mit den Instrumenten an Bord die W√§rmesignatur einer Hummel erkennen ‚Äď die auf dem Mond fliegt.

Wann veröffentlicht die NASA die ersten Bilder vom James-Webb-Weltraumteleskop?

Am Montag, den 11. Juli um 5.00 pm Eastern Time (21:00 UTC) ‚Äď also um 23.00 in Deutschland (MEZ) ‚Äď, wird US-Pr√§sident Joe Biden eines der ersten Bilder des Weltraumteleskops aus den Tiefen des Weltraums enth√ľllen. Einen Live-Stream dazu gibt es bei NASA-TV.  Dies ist jedoch nur eine Vorschau auf das, was noch kommt.

Die ersten "richtigen" Bilder gibt es am Dienstag, den 12. Juli, um 10:30 Uhr Eastern Daylight Time (EDT) (14:30 UTC) ‚Äď also 16:30 hierzulande. Dann wird die NASA in Zusammenarbeit mit der ESA (Europ√§ische Weltraumorganisation) und der CSA (Kanadische Weltraumorganisation) die ersten Farbbilder und spektroskopischen Daten des James-Webb-Weltraumteleskops im Rahmen einer Fernseh√ľbertragung ver√∂ffentlichen, die am Dienstag, den 12. Juli, um 10:30 Uhr EDT (14:30 UTC/15:30 MEZ) vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, beginnt.

Die Redaktion von all-electronics hält Sie an dieser Stelle auf dem Laufenden.

Vorschau auf die ersten Bilder von James Webb

Was wird auf den ersten Bilder von James Webb zu sehen sein?

Um die neugierige Masse nicht komplett im Dunkeln tappen zu lassen, hat die NASA vorab die Orte im Universum genannt, von denen es Bilder geben wird. Die aufgef√ľhrten Ziele stellen den ersten Schub von wissenschaftlichen Vollfarbbildern und Spektren dar, die das Observatorium gesammelt hat. Sie stellen den offiziellen Beginn des allgemeinen wissenschaftlichen Betriebs von Webb dar. Ausgew√§hlt wurden sie von einem internationalen Komitee aus Vertretern der NASA, ESA, CSA und des Space Telescope Science Institute.

  • Carina-Nebel. Der Carina-Nebel ist einer der gr√∂√üten und hellsten Nebel am Himmel und befindet sich in etwa 7.600 Lichtjahren Entfernung im s√ľdlichen Sternbild Carina. Nebel sind stellare Kinderstuben, in denen sich Sterne bilden. Der Carina-Nebel beherbergt viele massereiche Sterne, die um ein Vielfaches gr√∂√üer sind als die Sonne.
  • WASP-96 b (Spektrum). WASP-96 b ist ein Riesenplanet au√üerhalb unseres Sonnensystems, der haupts√§chlich aus Gas besteht. Der Planet, der fast 1.150 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, umkreist seinen Stern alle 3,4 Tage. Er hat etwa die H√§lfte der Masse des Jupiters und seine Entdeckung wurde 2014 bekannt gegeben.
  • S√ľdlicher Ringnebel. Der S√ľdliche Ringnebel oder "Eight-Burst"-Nebel ist ein planetarischer Nebel ‚Äď eine expandierende Gaswolke, die einen sterbenden Stern umgibt. Er hat einen Durchmesser von fast einem halben Lichtjahr und ist etwa 2.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.
  • Stephans Quintett: Das etwa 290 Millionen Lichtjahre entfernte Stephans Quintett befindet sich im Sternbild Pegasus. Es ist die erste kompakte Galaxiengruppe, die im Jahr 1877 entdeckt wurde. Vier der f√ľnf Galaxien innerhalb des Quintetts sind in einen kosmischen Tanz wiederholter enger Begegnungen verwickelt.
  • SMACS 0723: Massive Galaxienhaufen im Vordergrund vergr√∂√üern und verzerren das Licht der dahinter liegenden Objekte und erm√∂glichen so einen tiefen Einblick sowohl in die extrem weit entfernten als auch in die sehr schwachen Galaxienpopulationen.

Was leistet das James-Webb-Weltraumteleskop?

Das Weltraumteleskop James Webb soll uns in den nächsten Jahren helfen, viele grundlegende Fragen zu beantworten, deren Antworten in den Weiten des Universums schlummern. Doch die Beobachtungszeit ist heftig umworben; Hunderte Forschende haben sich eingetragen, allerdings bekommen nur wenig den Zuschlag.

Zum technischen Hintergrund: 10-Milliarden-Dollar-Zeitmaschine. Dieser Spitzname f√ľr das Weltraumteleskop l√§sst bereits eine Aufgabe erahnen. Aufgrund seiner Empfindlichkeit f√ľr l√§ngere Wellenl√§ngen kann Webb Licht von vor 13,5 Milliarden Jahren empfangen und somit einen Blick in die Vergangenheit werfen, in der sich die ersten Sterne und Galaxien gebildet haben. Hintergrund ist, dass die Wellenl√§nge bestimmt, welche Dinge ein Teleskop beobachten kann. Die Faustregel lautet: Je gr√∂√üer die Wellenl√§nge ‚Äď oder je weiter im Roten ‚Äď desto √§lter sind die beobachteten Objekte. Dabei ist die Rotverschiebung zu beachten, welche die Verschiebung von Spektrallinien hin zu gr√∂√üeren Wellenl√§ngen bezeichnet. Handelt es sich hierbei um Wellenl√§ngen des sichtbaren Lichtes, dann bedeutet ihre Vergr√∂√üerung, dass sie n√§her an den Spektalbereich r√ľcken, der von Menschen als rotes Licht wahrgenommen wird. Das James-Webb-Teleskop untersucht Wellenl√§ngen von 0,6 bis 28 ¬Ķm, das hei√üt vom roten Teil des sichtbaren Licht (dieses reicht insgesamt von 0,38 bis 0,78 ¬Ķm) bis in das mittlere Infrarot (dieses reicht insgesamt von 0,78 bis 1000 ¬Ķm).

Die US-amerikanische Astrophysikerin Jeyhan Kartaltepe will diese M√∂glichkeiten beispielsweise f√ľr ihr Vorhaben, den Cosmos Webb Survey, nutzen. Kartaltepe wird versuchen, eine Karte des Universums zu einem besonderen Zeitpunkt zu erstellen, zum Beginn der Re-Ionisationsepoche. Nach dem Urknall war das Universum zun√§chst voller hei√üer Ionen, wie im Innern der Sonne. Nach dem Abk√ľhlen lag s√§mtliche Materie ‚Äď so der Forschungsstand ‚Äď ungeladen vor. Allerdings gab es noch keine Objekte, die genug Energie gehabt h√§tten, um Licht auszusenden. Forschende sprechen vom Dunklen Zeitalter (Dark Ages). Dieses wurde durch die Re-Ionisation beendet: Unter dem Einfluss der Gravitation hatten sich erstmals Sterne und Galaxien gebildet, die Licht ausgesendet haben ‚Äď und genau dieses will Kartaltepe einfangen. ‚ÄěWir wissen, dass es passiert ist, aber wir wissen nicht genau wann‚Äú, sagt die Astrophysikerin. Sie geht davon aus, dass die Re-Ionisation zuerst in wenigen Fleckchen geschah, w√§hrend der Rest des Universums noch schwarz und undurchsichtig war. Diese Regionen will sie in einer Karte eintragen.

Auch ein Projekt aus Deutschland, hat sich der Erforschung des Weltalls verschrieben. Laura Kreidberg, Astrophysikerin am Max-Planck-Institut f√ľr Astronomie in Heidelberg, geht der Frage nach ‚ÄěK√∂nnen Felsplaneten, die um Rote Zwerge kreisen, ihre Atmosph√§ren behalten?‚Äú Daf√ľr misst James Webb Infrarot- und damit W√§rmestrahlung als entscheidendes Diagnosewerkzeug. Planeten ohne Atmosph√§re haben eine extrem hei√üe Tag- und eine klirrend kalte Nachtseite. Auf Planeten mit Atmosph√§re hingegen ist die Temperaturverteilung deutlich homogener. Daraus kann Kreidberg im Idealfall auf das Vorhandensein einer Atmosph√§re schlie√üen. Zus√§tzlich ist James Webb mit einem Filter ausgestattet, der f√ľr die Detektion der CO2-Spektrallinie bei 15 őľm (Mikrometer) optimiert ist. Warum Kohlendioxid? CO2 ist ein Produkt von eventuell vorhandenem Vulkanismus. Hinzu kommt: Das Molek√ľl ist schwer. ‚ÄěWasser w√ľrde ins All entkommen, aber Kohlendioxid h√§lt sich wom√∂glich am Planeten‚Äú, sagte Kreidberg gegen√ľber VDI-Nachrichten.

Schutz vor Strahlung und Co.: Wie Elektronik fit f√ľrs Weltall wird

Nat√ľrlich steckt das James-Webb-Teleskop voller Elektronik. Die Anforderungen dabei sind extrem hoch: klein, leicht und vor allem strahlungsfest muss sie sein. Um Zeit, Kosten und Risiken bei der Entwicklung raumfahrttauglicher Systeme zu verringern, k√∂nnen Entwickler mit COTS-Bauelementen (Commercial-Off-The-Shelf) beginnen, die sp√§ter durch ihre weltraumqualifizierten Versionen ersetzt werden. Dies sind strahlungstolerante √§quivalente Bauelemente, untergebracht in Kunststoff- oder Keramikgeh√§usen mit der gleichen Pinbelegung. Au√üerdem treiben New-Space-Entwicklungen die Entwicklung von Elektronik f√ľr den Weltraumeinsatz voran.

Der Autor: Dr. Martin Large

Martin Large
(Bild: H√ľthig)

Aus dem Scho√ü einer Lehrerfamilie entsprungen (Vater, Gro√üvater, Bruder und Onkel), war es Martin Large schon immer ein Anliegen, Wissen an andere aufzubereiten und zu vermitteln. Ob in der Schule oder im (Biologie)-Studium, er versuchte immer, seine Mitmenschen mitzunehmen und ihr Leben angenehmer zu gestalten. Diese Leidenschaft kann er nun als Redakteur ausleben. Zudem k√ľmmert er sich um die Themen SEO und alles was dazu geh√∂rt bei all-electronics.de.

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