Das neue Super-Weltraumteleskop der NASA wurde gebaut, um nie zuvor gesehene Einblicke in den Weltraum zu ermöglichen.
Aber diese unglaublichen Bilder von James Webb sind mehr als nur schöne Mosaike naher Galaxien – sie könnten auch wichtige Hinweise auf die Sternentstehung geben.
Das liegt daran, dass die Galaxien, die sie einfangen – einschließlich der im 18. Jahrhundert entdeckten Phantomgalaxie – mit Gas und Staub gefüllt sind, die sich im Raum zwischen Planeten, Sternen und Asteroiden befinden.
Bekannt als interstellaren Medium, ist dies für Astronomen von besonderer Bedeutung, da hier unter den richtigen Bedingungen Sterne entstehen.
Bohren Sie etwas tiefer in diese Leere des Weltraums und Sie erhalten sogenannte polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs), auf die sich Forscher der University of California San Diego in den neuen Webb-Bildern konzentriert haben.
Vergleich: Diese Bilder zeigen die bemerkenswerte Steigerung der Klarheit und Detailtreue, die Webb beim Betrachten der Phantomgalaxie (links) im Gegensatz zu den Bildern des 2003 gestarteten Spitzer-Weltraumteleskops (links) liefern kann 2020 in den Ruhestand
Diese PAKs sind winzige Staubpartikel von der Größe eines Moleküls, von denen angenommen wird, dass sie eine große Rolle bei der Entstehung von Sternen spielen.
Astrophysiker sind sich einfach nicht sicher, wie sie sich entwickelt haben oder was ihre spezifische Funktion dabei ist.
Was Experten wissen, ist, dass wWenn PAHs ein Photon von einem Stern absorbieren, vibrieren sie und erzeugen Emissionsmerkmale, die im elektromagnetischen Spektrum im mittleren Infrarot detektiert werden können.
Dies ist wichtig, wenn es um Webb geht, denn das neue Observatorium im Wert von 10 Milliarden US-Dollar (7,4 Milliarden Pfund) verfügt über eine Kamera, die darauf ausgelegt ist, Objekte in diesem speziellen Wellenlängenbereich aufzunehmen.
Größere Staubkörner im interstellaren Medium werden in diesem Spektrum jedoch nicht erfasst, weshalb es für Astronomen so nützlich ist, weil es bedeutet, dass sie nur die PAKs allein betrachten können.
Sie wollen dies tun, weil die Schwingungsmerkmale von PAHs ermöglichen es Forschern, die integralen Bestandteile ihres Aufbaus zu beobachten, einschließlich ihrer Größe, Struktur und Ionisierung.
Das letzte Element ist besonders wichtig, da PAK leicht ionisiert werden können, was bedeutet, dass sie Photoelektronen erzeugen können, die den Rest des Gases im interstellaren Medium erhitzen.
Wenn Experten ein besseres Verständnis von PAHs erlangen können, einschließlich wie sie entstehen, sich verändern und zerstört werden, dann sollte ihnen dies mehr Einblick in die Physik des interstellaren Raums geben und wie er funktioniert, um Sterne zu erzeugen.
Experten können diese PAHs jedoch nicht nur sehen, sondern die Klarheit der Webb-Bilder bedeutet, dass auch Gasfilamente und sogar „Blasen“, die von neu gebildeten Sternen aufgeblasen werden, entdeckt werden können.
Das Teleskop ist auch in der Lage, die intensive Strahlung und die daraus resultierende Supernova einzufangen.
Der Prozess der Sternentstehung ist ziemlich gut verstanden, da es Millionen von Jahren dauert, bis Gas und Staub in einer Molekülwolke zusammenkommen, bis sie unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbrechen und eine Region schaffen, die dicht genug ist, um eine Kernfusion auszulösen.
Allerdings ist noch nicht alles über den Prozess bekannt, was das Studium für Forscher so spannend macht.
“Mit Webb können Sie unglaubliche Karten von nahe gelegenen Galaxien mit sehr hoher Auflösung erstellen, die erstaunlich detaillierte Bilder des interstellaren Mediums liefern”, sagte Karin Sandstrom von der University of California San Diego.
Obwohl Webb sehr weit entfernte Galaxien betrachten kann, sind die von Sandstroms Team untersuchten Galaxien mit einer Entfernung von etwa 30 Millionen Lichtjahren relativ nah, einschließlich der Phantomgalaxie.
Schön: Diese unglaublichen Bilder von James Webb sind mehr als nur schöne Mosaike naher Galaxien – sie könnten auch wichtige Hinweise auf die Sternentstehung geben
Experten können diese PAHs jedoch nicht nur sehen, sondern die Klarheit der Webb-Bilder bedeutet, dass auch Gasfilamente und sogar „Blasen“, die von neu gebildeten Sternen aufgeblasen werden, entdeckt werden können
Der Prozess der Sternentstehung ist ziemlich gut verstanden, da es Millionen von Jahren dauert, bis Gas und Staub in einer Molekülwolke zusammenkommen, bis sie unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbrechen und eine Region schaffen, die dicht genug ist, um eine Kernfusion auszulösen
Da die dichten Wolken, in denen die Sternentstehung stattfindet, viel Staub enthalten, ist es für optisches Licht schwierig, zu durchdringen, um zu sehen, was im Inneren passiert.
Deshalb ist Webb so wichtig. Die Fähigkeit, im mittleren Infrarotspektrum zu sehen, ermöglicht es den Forschern, denselben Staub und seine helle Emission zu verwenden, um hochauflösende, detaillierte Bilder zu erhalten.
„Eines der Dinge, auf die ich mich am meisten freue, ist, dass wir jetzt diesen hochauflösenden Tracer des interstellaren Mediums haben, mit dem wir alle möglichen Dinge kartieren können, einschließlich der Struktur des diffusen Gases, das dichter und molekularer werden muss Sternentstehung auftritt«, sagte Sandstrom.
„Wir können auch das Gas kartieren, das neu gebildete Sterne umgibt, wo es viele „Rückkopplungen“ gibt, wie zum Beispiel von Supernova-Explosionen.
„Wir können wirklich den gesamten Zyklus des interstellaren Mediums sehr detailliert sehen. Das ist der Kern dessen, wie eine Galaxie Sterne bilden wird.’
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in The Astrophysical Journal Letters.
Das James-Webb-Teleskop: Das 10-Milliarden-Dollar-Teleskop der NASA wurde entwickelt, um Licht von den frühesten Sternen und Galaxien zu entdecken
Das James-Webb-Teleskop wurde als „Zeitmaschine“ beschrieben, die dabei helfen könnte, die Geheimnisse unseres Universums zu lüften.
Das Teleskop wird verwendet, um zu den ersten Galaxien zurückzublicken, die vor mehr als 13,5 Milliarden Jahren im frühen Universum geboren wurden, und um die Quellen von Sternen, Exoplaneten und sogar die Monde und Planeten unseres Sonnensystems zu beobachten.
Das riesige Teleskop, das bereits mehr als 7 Milliarden US-Dollar (5 Milliarden Pfund) gekostet hat, gilt als Nachfolger des umlaufenden Weltraumteleskops Hubble
Das James-Webb-Teleskop und die meisten seiner Instrumente haben eine Betriebstemperatur von etwa 40 Kelvin – etwa minus 387 Fahrenheit (minus 233 Grad Celsius).
Es ist das größte und leistungsfähigste orbitale Weltraumteleskop der Welt, das 100 bis 200 Millionen Jahre nach dem Urknall zurückblicken kann.
Das umlaufende Infrarot-Observatorium soll etwa 100-mal leistungsstärker sein als sein Vorgänger, das Hubble-Weltraumteleskop.
Die NASA betrachtet James Webb eher als Nachfolger von Hubble als als Ersatz, da die beiden für eine Weile zusammenarbeiten werden.
Das Hubble-Teleskop wurde am 24. April 1990 mit der Raumfähre Discovery vom Kennedy Space Center in Florida gestartet.
Es umkreist die Erde mit einer Geschwindigkeit von etwa 17.000 mph (27.300 km/h) in einer niedrigen Erdumlaufbahn in etwa 340 Meilen Höhe.