Das Weltraumteleskop „James Webb“ zeigt, was es kann: Erstmals fotografiert es einen Exoplaneten – Forschende hoffen auf zahlreiche neue Erkenntnisse.

Washington D.C. – Das „James Webb“-Weltraumteleskop der Raumfahrtorganisationen Nasa, Esa und CSA ist noch nicht lange im Einsatz, hat aber bereits Teile der Astronomie auf den Kopf gestellt. Nun hat die US-Raumfahrtorganisation Nasa ein Bild veröffentlicht, das zeigt, was von „Webb“ im Bereich der Exoplaneten zu erwarten ist: einiges. Das Weltraumteleskop hat vier verschiedene Instrumente eingesetzt, um den Exoplaneten HIP 65426b abzulichten. Jedes Instrument ist auf eine andere Wellenlänge spezialisiert, sodass jedes Bild des Exoplaneten eine andere Farbe hat.

Doch es geht nicht um die Farben, sondern um das große Ganze: Die Aufnahmen zeigen deutlich, dass das Infrarotteleskop „Webb“ problemlos Exoplaneten – also Planeten jenseits unseres Sonnensystems – fotografieren kann. Das neue Weltraumteleskop deutet jetzt schon an, dass es mit ihm möglich sein wird, Exoplaneten mehr Informationen als je zuvor zu entlocken. „Das ist ein entscheidender Moment, nicht nur für ‚Webb‘, sondern auch für die Astronomie im Allgemeinen“, betont der Astronom Sasha Hinkley von der Universität von Exeter (Großbritannien) in einer Nasa-Mitteilung.

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.

Weltraumteleskop „Webb“ von Nasa, Esa und CSA: Erstmals Exoplanet fotografiert

Der Exoplanet, den „Webb“ beobachtet hat, ist für die Astronominnen und Astronomen kein Unbekannter: HIP 65426b wurde bereits 2017 mithilfe des SPHERE-Instruments und des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) entdeckt. Er hat die sechs- bis zwölffache Masse des Planeten Jupiter und ist mit einem Alter von etwa 15 bis 20 Millionen Jahren noch sehr jung. Weil der Exoplanet etwa 100 Mal weiter von seinem Stern entfernt ist als die Erde von der Sonne, kann das Weltraumteleskop „Webb“ das Licht des Planeten leicht vom Licht seines Sterns trennen.

Mehr als 5000 Exoplaneten sind bereits bekannt – doch bei der Beobachtung der Himmelskörper tun sich Forschende in der Regel äußert schwer damit, direkte Aufnahmen anzufertigen. Das hat damit zu tun, dass die Exoplaneten meist von den Sternen überblendet werden, die sie umkreisen. Um das Licht von Sternen „auszublenden“, sind sowohl das „Webb“-Instrument NIRCam als auch das Instrument MIRI mit sogenannten Coronagrafen ausgestattet. Es handelt sich dabei um Masken, die das Sternenlicht blockieren und es „Webb“ ermöglichen, den Exoplaneten direkt zu sehen. „Es war sehr beeindruckend, wie gut die Coronagrafen funktionierten, um das Licht des Sterns zu unterdrücken“, freut sich Hinkley.

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„Webb“-Teleskop fotografiert Exoplaneten: „Wie eine Schatzsuche im Weltraum“

„Die Aufnahme dieses Bildes fühlte sich an wie eine Schatzsuche im Weltraum“, erinnert sich Aarynn Carter von der University of California in Santa Cruz, der die Analyse der Bilder leitete. „Zuerst konnte ich nur das Licht des Sterns sehen, aber mit einer sorgfältigen Bildverarbeitung konnte ich dieses Licht entfernen und den Planeten freilegen“, beschreibt der Postdoktorand seine Arbeit in dem Projekt. „Ich denke, das Spannendste ist, dass wir gerade erst angefangen haben“, erklärt Carter und wagt einen Blick in die Zukunft: „Es werden noch viele weitere Bilder von Exoplaneten folgen, die unser Gesamtverständnis ihrer Physik, Chemie und Entstehung beeinflussen werden. Vielleicht entdecken wir auch bisher unbekannte Planeten.“

Exoplaneten stehen jedenfalls auf der Liste der Dinge, die das „James Webb“-Teleskop im ersten Jahr beobachten soll. Unter anderem sollen der heiße Jupiter Wasp-121b, die Supererde Gliese 486b sowie der Exoplanet HD 189733b – hier hat „Hubble“ einst Kohlendioxid nachgewiesen – von „Webb“ untersucht werden. Auch das berühmte Exoplaneten-System von TRAPPIST-1 steht auf der Liste der Forschenden, genau wie zwei „Super-Erden“. Forschende gehen sogar davon aus, dass das „Webb“-Teleskop fremde Zivilisationen anhand der Luftverschmutzung in der Atmosphäre von Exoplaneten nachweisen könnte.

Die beteiligten Forschenden arbeiten derzeit daran, die „Webb“-Daten zu analysieren und bereiten eine Studie vor, die in einem Fachjournal veröffentlicht werden soll. Eine Studie ist bereits auf dem Pre-Print-Server arXiv verfügbar. Bisher wurden die Ergebnisse noch nicht durch Fachleute geprüft. (tab)

Rubriklistenbild: © NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A. Pagan (STScI)