„James Webb“-Teleskop: So soll es nach den ersten Bildern weitergehen

Erste Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops: Ein Blick auf den Carina-Nebel. — Ein Blick auf den Carina-Nebel (Carina Nebula): Das Bild,vom neuen James-Webb-Weltraumteleskop der NASA im Infrarotbereich aufgenommen, zeigt erstmals zuvor unsichtbare Bereiche der Sternentstehung.
© NASA, ESA, CSA, and STScI/dpa

VonTanja Banner
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Das neue Weltraumteleskop „James Webb“ macht sich daran, die Astronomie zu revolutionieren. Was ist nun mit dem Teleskop geplant?

Washington D.C. – Die ersten Aufnahmen des „James Webb“-Weltraumteleskop beweisen es: Das neue Teleskop ist einsatzbereit und es ist in der Lage, der Astronomie völlig neue Einblicke ins Universum zu ermöglichen. Nachdem das „Webb“ für voll einsatzfähig erklärt wurde, beginnt nun die normale wissenschaftliche Arbeit des Teleskops, das sich 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt im Weltall befindet.

Das Teleskop hat vier Instrumente an Bord, die kombiniert werden können, um in 17 verschiedenen Modi Daten zu sammeln. Es wird erwartet, dass „Webb“ die ältesten Galaxien und Sterne entdeckt, die je beobachtet wurden. Der Blick des „James Webb“-Weltraumteleskops wird also tief hinein ins Universum gehen – soll aber gelegentlich auch auf die Himmelskörper in unserem Sonnensystem gerichtet sein.

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

Das „James Webb“-Weltraumteleskop eröffnet mit seinen scharfen und detailreichen Bildern einen ganz neuen Blick ins Universum. (Künstlerische Darstellung) — james-webb-weltraumteleskop-nasa-esa-csa-weltraum-universum.jpg © NASA-GSFC, Adriana M. Gutierrez (CI Lab)

Der südliche Ringnebel (NGC 3132), fotografiert vom „James Webb“-Weltraumteleskop. Die rot markierte Stelle im linken Bildbereich zeigt eine Galaxie, auf deren Kante das Teleskop blickt. © NASA, ESA, CSA, STScI

Im Zentrum des südlichen Ringnebels sollte es einen einzigen sterbenden Stern geben. Doch Dank des „James Webb“-Weltraumteleskops und seinem einzigartigen Infrarotblick weiß man nun, dass das nicht ganz stimmt: Im Zentrum des Nebels befinden sich zwei Sterne. Den zweiten Stern konnte das Weltraumteleskop nur dank seines Infrarotblicks erkennen. © NASA, ESA, CSA, STScI

Stephan‘s Quintett besteht aus fünf Galaxien. Betrachtet man auf dieser scharfen „Webb“-Aufnahme des Quintetts die oberste Galaxie, kann man sogar erkennen, was in ihrem Zentrum vor sich geht: Darin befindet sich ein supermassereiches schwarzes Loch, das Materie innerhalb der Galaxie verschlingt. Von ihm gehen gewaltige Lichtmengen aus – sein Licht ist so hell, dass es die anderen Merkmale der Galaxie überstrahlt. © NASA, ESA, CSA, STScI

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?

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

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.

Mithilfe von „Webb“ können die Forschenden einige der ältesten jemals beobachteten Galaxien analysieren. © NASA, ESA, CSA, STScI

„James Webb“-Weltraumteleskop: Wissenschaftlicher Betrieb startet

Einmal jährlich können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Vorschläge einreichen, was sie mithilfe des „Webb“-Teleskops erforschen möchten. Das Space Telescope Science Institute im US-Bundesstaat Maryland sichtet die Vorschläge und wählt aus, welche Beobachtungen im kommenden Jahr durchgeführt werden können. Die geplanten Beobachtungen für den ersten Beobachtungszyklus, der nun begonnen hat, stehen bereits seit einiger Zeit fest. „Alles, was wir in Zyklus 1 geplant haben, war kühn, aber nicht kühn genug“ betonte Eric Smith, „Webb“-Programmwissenschaftler bei einer Pressekonferenz zum ersten Jahr des „Webb“-Teleskops. „Ich bin wirklich gespannt darauf, was die Leute für den zweiten Zyklus vorhaben, jetzt wo sie sehen, wie leistungsfähig das Teleskop ist.“

Die Vermutung der beteiligten Forschenden: Vor allem ab dem zweiten Beobachtungszyklus, der im Sommer 2023 startet, könnten einige überraschende Entdeckungen gelingen. Da Astronominnen und Astronomen jetzt erst einschätzen können, wozu „Webb“ in der Lage ist, seien dann entsprechende Beobachtungsvorschläge zu erwarten. „Sie können mehr Beobachtungsziele haben oder sie können tiefer hineingehen als sie dachten“, erklärt Smith. „Ich denke, in Runde zwei werden die Leute sehr viel abenteuerlicher sein, weil sie jetzt wissen, wie gut das Teleskop ist.“

„James Webb“-Teleskop von Nasa, Esa und CSA: Viele neue Entdeckungen erwartet

René Doyon, leitender Forscher des NIRISS-Instruments von „Webb“, freut sich: „Wir wissen noch gar nicht, was wir finden werden. Das ist aufregend.“ In mehreren Themenbereichen schlage man jetzt „neue Kapitel auf“: bei Atmosphären von Exoplaneten, dem frühen Universum, der Wolkenbildung und vielem mehr. Jane Rigby, „Webb“-Projektwissenschaftlerin, verspricht eindrucksvolle Wissenschaft: „Ich will nur deutlich machen, dass das der Anfang ist. Die Daten zeigen, dass das Teleskop funktioniert, aber die wissenschaftlichen Ergebnisse werden ab jetzt erst einlaufen. Die Leute werden viele verschiedene Techniken verwenden, um so viel Wissenschaft wie möglich aus den Daten herauszuholen.“

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Für den ersten Beobachtungszyklus des „James Webb“-Teleskops wurden unter anderem folgende Beobachtungsziele ausgewählt:

Exoplaneten: der heiße Jupiter Wasp-121b, die Supererde Gliese 486b sowie der Exoplanet HD 189733b – hier hat „Hubble“ einst Kohlendioxid nachgewiesen – sollen von „Webb“ untersucht werden. Auch das berühmte Exoplaneten-System von TRAPPIST-1 steht auf der Liste für den ersten Zyklus.
Kometen: Der Komet C/2017 K2 (PanStarrs) soll unter die Lupe genommen werden, genau wie der berühmte Komet Hale-Bopp und zahlreiche weitere.
Planeten und Monde: Uranus, Neptun, Pluto und diverse Monde stehen auf der Liste, die das „Webb“-Teleskop im ersten Jahr abarbeiten soll.
Asteroiden: der metallische Himmelskörper Psyche, der bald Besuch von einer Nasa-Sonde bekommen soll, sowie die Ziele der bereits gestarteten Nasa-Mission „Lucy“ sollen von „Webb“ erforscht werden.
Schwarze Löcher: unter anderem das schwarze Loch M87* und das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße (Sgr A*) stehen auf der Liste
Sonstiges: Krabbennebel, Supernova 1987A, Galaxien

Das „Webb“-Team geht davon aus, dass der Treibstoff des Weltraumteleskops für mindestens 20 Jahre ausreicht. Für die kommenden Jahrzehnte dürften also zahlreiche astronomische Entdeckungen zu erwarten sein. Ein Schwerpunkt könnte dabei auf Exoplaneten liegen. Forschende gehen davon aus, dass „Webb“ fremde Zivilisationen anhand der Atmosphären von Exoplaneten erkennen könnte. (tab)

Mittlerweile hat das „James Webb“-Weltraumteleskop die älteste Galaxie entdeckt.