„James Webb“-Teleskop: Unglaubliche Einblicke ins Universum – Nasa veröffentlicht Bilder

Nach Jahrzehnten des Wartens ist das „James Webb“-Weltraumteleskop einsatzbereit und liefert erste Aufnahmen aus den Tiefen des Universums – ein Meilenstein.

Greenbelt – Unzählige Menschen weltweit haben auf diesen Moment gewartet: Das „James Webb“-Weltraumteleskop der Raumfahrtorganisationen Nasa, Esa und CSA ist endlich komplett einsatzbereit. Die ersten veröffentlichten Farbaufnahmen zeigen bereits, was das bisher teuerste und mächtigste Weltraumteleskop leisten kann – es ist genau das, was im Vorfeld erwartet wurde: Das „James Webb“-Teleskop ermöglicht einen völlig neuen Blick in die Tiefen des Universums.

Das zeigt bereits das erste Bild, das die US-Raumfahrtorganisation Nasa gemeinsam mit US-Präsident Joe Biden vorab veröffentlichte. Das sogenannte „Deep Field“ blickt tief hinein ins Universum. Auf der Aufnahme zu sehen sind tausende Galaxien – es ist die bisher „tiefste und schärfste Infrarotaufnahme des Universum“, heißt es bei der Nasa. Wer genauer auf die Zahlen schaut, die das Bild begleiten, dem könnte schwindelig werden: Abgelichtet wurde für das erste Bild nämlich nicht etwa ein großer Teil des Himmels, sondern nur ein winziger Ausschnitt.

„James Webb“ vs. „Hubble“ – Die Bilder der Weltraumteleskope im Vergleich

Der Galaxienhaufen SMACS 0723, fotografiert vom „Hubble“-Weltraumteleskop der Nasa. Im Vergleich zum „Webb“-Bild sind zwar die Strukturen zu erahnen, doch das neue Bild des „James Webb“-Weltraumteleskops blickt viel tiefer hinein ins Universum.

Der Carinanebel (NGC 3372) ist einer der größten und hellsten Nebel, etwa 7600 Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild „Kiel des Schiffs“ (Carina). Der Nebel ist eine Sternengeburtsstätte, dort gibt es zahlreiche massereiche Sterne, die mehrere Male größer als die Sonne sind. Das Nasa-Weltraumteleskop „Hubble“ hat den Carinanebel beispielsweise im Jahr 2007 fotografiert.

Die Sternentstehungsregion Carinanebel im Blick des „James Webb“-Weltraumteleskops. Sehr auffällig ist der höhere Kontrast, der Detailreichtum und auch hier die Galaxien, die überall im Hintergrund zu sehen sind.

Die Formation Stephan‘s Quintett besteht aus fünf Galaxien im Sternbild Pegasus. Vier der fünf Galaxien (rechts) sind in einem kosmischen Tanz sich wiederholender naher Begegnungen miteinander verbunden. Entdeckt wurde die Gruppe 1877. Die helle blau-rote Galaxie (NGC 7320) befindet sich im Vordergrund, die anderen vier Galaxien (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B und NGC 7319) befinden sich dahinter. „Hubble“ beobachtete die Galaxiengruppe 2009.

Die „Webb“-Version der Formation „Stephan‘s Quintett“. Auch hier liefert das neue Weltraumteleskop neue Einblicke, neue Daten und zeigt im Hintergrund zahlreiche Galaxien, die nie zuvor beobachtet wurden.

NGC 3132 (Südlicher Ringnebel) ist ein planetarischer Nebel, der einen sterbenden Stern umgibt. Er ist etwa 2000 Lichtjahre von der Erde entfernt, sein Durchmesser beträgt etwa ein halbes Lichtjahr. „Hubble“ hat diesen Nebel im Jahr 1998 abgelichtet.

Dieses Bild, das „Webb“ vom südlichen Ringnebel aufgenommen hat, wurde mit Daten des Instruments „MIRI“ (Mid-Infrared Instrument“) erstellt.

Der südliche Ringnebel wurde vom „Webb“-Teleskop aufgenommen. In diesem Fall vom Instrument „NIRCam“ (Near-Infrared Camera). Zu sehen sind extreme Details – neben und hinter dem planetarischen Nebel sind außerdem Galaxien zu sehen.

Den Exoplaneten WASP-96 b hatte das „Hubble“-Weltraumteleskop bisher nicht im Visier. Der Exoplanet besteht hauptsächlich aus Gas. Er ist etwa 1150 Lichtjahre von der Erde entfernt und umkreist seinen Stern etwa alle 3,4 Tage. Er hat etwa die Hälfte der Masse von Jupiter und wurde 2014 entdeckt. (Künstlerischer Darstellung)

Das „James Webb“-Weltraumteleskop hat herausgefunden, wie die Atmosphäre des Exoplaneten WASP-69 b zusammengesetzt ist. Obwohl es ein sehr heißer Planet ist, hat „Webb“ Wasserdampf sowie Hinweise auf Wolken und Dunst gefunden.

Steht man auf der Erde und hält ein Sandkorn etwa eine Armlänge von sich weg in Richtung Himmel, so bedeckt das Sandkorn einen Ausschnitt ähnlich dem, den „Webb“ fotografiert hat. Kaum zu glauben, dass auf solch engem Raum tausende Galaxien beheimatet sind.

„James Webb“-Weltraumteleskop: Nasa präsentiert erste Bilder aus den Tiefen des Universums

Auf der Aufnahme zu sehen ist der Galaxienhaufen SMACS 0723, das als sogenannte Gravitationslinse agiert und die Galaxien, die sich dahinter befinden, vergrößert. „Wir schauen mehr als 13 Milliarden Jahre zurück“, erklärte Nasa-Chef Bill Nelson dem US-Präsidenten bei der Vorstellung des Bildes. „Das Licht, das man in einem dieser kleinen Flecken sieht, hat mehr als 13 Milliarden Jahre bis zu uns gebraucht“, so Nelson weiter.

Tatsächlich ist das, was in einem einzigen „Webb“-Bild steckt, kaum vorstellbar, US-Präsident Biden spricht von „unglaublich, es haut mich um“ und Nelson bringt es auf den Punkt: „Vor 100 Jahren dachten wir, es gibt nur eine Galaxie. Nun ist die Zahl der Galaxien unbegrenzt. In unserer Galaxie haben wir Milliarden Sterne, nun gibt es Milliarden Galaxien mit Milliarden Sternen.“ Tatsächlich wurde ein großer Teil der Galaxien, die auf dem Bild zu sehen sind, nie zuvor abgebildet, geschweige denn von Menschen beobachtet. Da versteht man, weshalb die gestandene Astronautin und Nasa-Co-Chefin Pamela Melroy im Vorfeld über die Bilder folgenden Satz sagte: „Was ich gesehen habe, hat mich bewegt, als Wissenschaftlerin, als Ingenieurin und als Mensch.“

Weltraumteleskop wird seit Jahren sehnsüchtig erwartet

Mit seinem ersten Bild und den begleitenden Daten hat das „James Webb“-Weltraumteleskop den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bereits eine Menge neue Arbeit beschert. Nasa-Chef Nelson fasst das so zusammen: „Wir können Fragen beantworten, die wir jetzt noch gar nicht kennen.“ Doch die Forschenden haben sich auf diesen Tag gefreut und fiebern den neuen Daten entgegen – schließlich wurde das „James Webb“-Teleskop bereits seit vielen Jahren sehnsüchtig erwartet. Es soll Astronominnen und Astronomen ganz neue Forschung ermöglichen. „Das Teleskop wird Licht der ersten Generation von Galaxien erkennen, die sich im frühen Universum nach dem Urknall bildeten, und die Atmosphären nahegelegener Exoplaneten auf mögliche Anzeichen einer Bewohnbarkeit untersuchen“, erklärt Eric Smith, Programmwissenschaftler von Nasa Webb.

Diese Überraschungen verbergen sich in den Bildern des „James Webb“-Teleskops

Das erste Bild des „James Webb“-Teleskops, das vorgestellt wurde: Ein sogenanntes Deep Field, auf dem hunderte oder gar tausende Galaxien zu sehen sind. Dank eines Mikrolensing-Effekts (die Schwerkraft eines Galaxienhaufens im Vordergrund vergrößert Galaxien im Hintergrund) kann „Webb“ so sehr alte Galaxien ablichten. Die älteste bisher auf dem Bild entdeckte Galaxie ist 13,1 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Das Spektrum des Exoplaneten Wasp-69b, das mithilfe von Daten des „James Webb“-Weltraumteleskops erstellt wurde, zeigt eindeutig: In der Atmosphäre des Gasplaneten gibt es Wassermoleküle, außerdem können Forschende die Anwesenheit von Wolken aus der Kurve herauslesen.

Astronominnen und Astronomen staunen über röhrenförmige Strukturen im Carinanebel (rot markiert). Was hat das „James Webb“-Teleskop hier fotografiert?

Tatsächlich liefert das „James Webb“-Weltraumteleskop nicht nur wunderschöne Bilder aus den Tiefen des Weltraums, sondern für die Forschung auch zahlreiche Daten. Im Fall des „Deep Field“-Bildes wurden etwa bereits die ersten Galaxien ausgewertet. Das Spektrum zeigt, welche Elemente „Webb“ in einer 13,1 Milliarden Jahre alten Galaxie gefunden hat.

Auch das supermassereiche schwarze Loch, das sich in einer der Galaxien von Stephan‘s Quintett versteckt, hat „Webb“ genauer untersucht. Die Grafik zeigt die Zusammensetzung des Gases rund um das schwarze Loch.

Mithilfe von „Webb“ können die Forschenden einige der ältesten jemals beobachteten Galaxien analysieren.

John Mather, Webb-Wissenschaftler am Goddard Space Flight Center der Nasa und Nobelpreisträger, freut sich auf die bevorstehende Arbeit: „Was geschah nach dem Urknall? Wie hat sich das expandierende Universum abgekühlt und schwarze Löcher, Galaxien, Sterne, Planeten und Menschen hervorgebracht?“ Bei der Beantwortung solcher Fragen soll das neue Weltraumteleskop den Forschenden helfen und dabei weit zurück in die Vergangenheit blicken. „Wir wissen, das Universum ist 13,8 Milliarden Jahre alt. Wir gehen bis fast zum Anfang zurück“, betont Nasa-Chef Nelson.

„James Webb“-Weltraumteleskop: Joe Biden spricht von einem „Wunderteleskop“

US-Präsident Biden spricht gar von einem „Wunderteleskop“, das „ein neues Fenster in die Geschichte unseres Universums“ öffne. In den meisten Fällen sind der amerikanische Pathos und die Übertreibungen zu viel des Guten – im Fall des „James Webb“-Weltraumteleskop erscheinen sie passend. Schließlich ist es unglaublich, was das Teleskop bereits mit seinen ersten Aufnahmen geschafft hat: Der Welt einen völlig neuen Blick ins Universum zu eröffnen.

Das ist dem „Webb“-Teleskop auch mit dem zweiten veröffentlichten Bild gelungen. Das zeigt nicht direkt einen Himmelskörper, sondern ein Spektrum der Atmosphäre des Exoplaneten WASP-69 b. Der Jupiter-ähnliche Planet umkreist seinen Stern in 3,4 Tagen und ist unfassbar heiß. Trotzdem hat „Webb“ in seiner Atmosphäre Wasserdampf sowie Hinweise auf Wolken und Dunst entdeckt. Die Untersuchung von Exoplaneten ist eine wichtige Aufgabe für das „Webb“-Weltraumteleskop. In Zukunft sollen neben Exoplaneten – also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – auch Planeten innerhalb unseres Sonnensystems, sowie Asteroiden und Kometen untersucht werden.

„James Webb“-Weltraumteleskop: Detailreiche und atemberaubende Bilder aus dem Universum

Bilder des Südlichen Ringnebels und der Sternenentstehungsregion „Carinanebel“, die vom „Webb“-Teleskop ebenfalls aufgenommen wurden, zeigen sehr schön, wie sich das neue Weltraumteleskop von seinem „Vorgänger“, dem „Hubble“-Weltraumteleskop unterscheidet: Die Auflösung ist deutlich höher, es sind viel mehr Details zu erkennen, als beim „Hubble“-Bild. Auch die Aufnahme von „Stephan‘s Quintett“ ist atemberaubend. Allen Bildern ist eines gemeinsam: Neben dem größeren Detailreichtum und den zahlreichen Galaxien, die plötzlich im Hintergrund zu sehen sind, wurden sämtliche Bilder schneller aufgenommen als die „Hubble“-Aufnahmen. Das „Deep Field“ von „Webb beispielsweise benötigte 12,5 Stunden Belichtung – „Hubble“ brauchte dafür noch mehrere Wochen Zeit.

Das neue „James Webb“-Weltraumteleskop scheint tatsächlich ein neues Fenster zum Universum zu öffnen. Es bleibt abzuwarten, wie die Forschung das Teleskop nutzt und welche Überraschungen das Universum noch bietet. (tab)