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„James Webb“-Teleskop: Diese sechs Überraschungen verstecken sich in den ersten Bildern

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Von: Tanja Banner

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Die ersten Bilder des „James Webb“-Weltraumteleskops halten die Welt weiter in ihrem Bann. Diese sechs unerwarteten Dinge verstecken sich in den Aufnahmen.

Frankfurt – Fünf Bilder, die das „James Webb“-Weltraumteleskop von den Tiefen des Universums gemacht hat, haben die am Projekt beteiligten Raumfahrtorganisationen Nasa, Esa und CSA veröffentlicht. Die Bilder haben es in sich – und zwar auf mehreren Ebenen. Zuerst einmal dürften sie bei vielen Betrachtenden, die das Schicksal des „Webb“-Vorgängers „Hubble“ kennen, für Erleichterung gesorgt haben: Das „Hubble“-Weltraumteleskop lieferte nach seinem Start im Jahr 1990 unbrauchbare Bilder – ein Fehler im Hauptspiegel machte eine teure Reparaturmission nötig. Doch bei „Webb“ lief alles glatt – ein großes Glück, denn das Teleskop befindet sich 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.

Dann ist da der Inhalt der ersten fünf wissenschaftlichen Bilder, die sogar Forschende erstaunen. Dass das neue, zehn Milliarden US-Dollar teure Weltraumteleskop schärfere Bilder als „Hubble“ liefern und tiefer ins Weltall hineinblicken würde, war erwartet worden. Doch die Qualität der Aufnahmen ist atemberaubend. „Wir können keine Aufnahmen von leerem Himmel machen“, betonte die Nasa-Wissenschaftlerin Jane Rigby bei der Vorstellung der Bilder. „Überall, wo wir hinschauen, sind Galaxien.“

Tatsächlich stecken in den ersten wissenschaftlichen Bildern des „James Webb“-Teleskops mehrere Überraschungen, die selbst die Forschenden, die die Aufnahmen vorab sehen konnten, sprachlos machten. Ein Überblick.

Überraschung Nummer 1: „James Webb“-Teleskop findet überall Galaxien

Ein Motiv, das das „Webb“-Team veröffentlicht hat, zeigt den südlichen Ringnebel (NGC 3132). Von diesem planetarischen Nebel im Sternbild Leier wurden gleich zwei Aufnahmen veröffentlicht. Eins der Bilder entstand mithilfe von Daten des „Webb“-Instruments Near-Infrared Camera (NIRCam). Zu sehen ist auf dem Bild nicht nur sehr detailliert der planetarische Nebel, sondern auch die großen Entfernungen des Weltalls dahinter. Der rote Bereich des Nebels sowie alle Flächen außerhalb sind gefüllt mit weit entfernten Galaxien. Besondere Aufmerksamkeit hat eine Galaxie am linken Bildrand (im Bild rot markiert) verdient: Bei ihr dachten Forschende, es handele sich um Sternenlicht oder einen Teil des planetarischen Nebels. Tatsächlich blickt „Webb“ hier auf die Kante einer Galaxie.

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.
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

Überraschung Nummer 2: „James Webb“-Teleskop entdeckt zweiten Stern im südlichen Ringnebel

Die zweite Aufnahme des südlichen Ringnebels nutzt Daten des „Webb“-Instruments Mid-Infrared Instrument (MIRI). Mit ihm kann „James Webb“ direkt ins Herz des planetarischen Nebels blicken – und dort eine Überraschung freilegen: Einen zweiten Stern im Zentrum (der linke, rötliche Stern). Forschende gingen bisher davon aus, dass es im Zentrum nur einen Stern gibt, der stirbt und sein Material schubweise abgibt – was den südlichen Ringnebel entstehen ließ. Das MIRI-Instrument von „Webb“ ermöglichte es den Forschenden, Objekte, die wie der rote Stern von Staub verhüllt sind, aufzuspüren.

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.
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

Überraschung Nummer 3: Schwarzes Loch in einer Galaxie

Eine Aufnahme des „James Webb“-Weltraumteleskops zeigt Stephan‘s Quintett, eine Gruppe von Galaxien, die das neue Teleskop gemeinsam abgelichtet hat. Das Bild ist nach Nasa-Angaben das größte Mosaik, das bisher aus „Webb“-Daten erstellt wurde: Es besteht aus mehr als 150 Millionen Pixeln und wurde aus fast 1000 einzelnen Bilddateien zusammengefügt. Das Bild ist wunderschön und detailreich – und es enthüllt beim genauen Blick ein Geheimnis der obersten Galaxie (NGC 7319): In ihrem Zentrum existiert ein supermassereiches schwarzes Loch, das etwa 240 Sonnenmassen hat. Dieses Massemonster ist im Bild indirekt zu sehen: Von ihm gehen gewaltige Lichtmengen aus, während es Staub, Gas und anderes Material innerhalb der Galaxie verschlingt. Sein Licht ist so hell, dass es die anderen Merkmale der Galaxie überstrahlt.

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.
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

Überraschung Nummer 4: „Webb“ fotografiert die ältesten Galaxien

Das erste wissenschaftliche Bild, das vom „James Webb“-Weltraumteleskop veröffentlicht wurde, hat es in sich. Es ist ein sogenanntes „Deep Field“, bei dem das Teleskop 12,5 Stunden lang auf einen winzigen Himmelsausschnitt blickte. Auf der Aufnahme sind hunderte oder sogar tausende Galaxien zu sehen – und ein Phänomen, das Albert Einstein vorhergesagt hatte: eine Gravitationslinse. Dabei werden Objekte hinter einem massereichen Objekt durch dessen Schwerkraft vergrößert. Dieser sogenannte Mikrolensing-Effekt wird in der Astronomie gerne genutzt, um tiefer ins Universum zu schauen und auch „Webb“ macht sich den Effekt zunutze.

Der Galaxienhaufen SMACS 0723 im Vordergrund vergrößert Objekte, die deutlich weiter entfernt sind. Auf der Aufnahme wirken sie leicht gebogen oder gekrümmt. Wie alt die ältesten Galaxien auf der Aufnahme sind, können Forschende noch nicht sagen, da die Aufnahme noch nicht im Detail ausgewertet wurde. Fest steht jedoch bereits eines: Auf der Aufnahme sind Galaxien zu sehen, die 13,1 und 13,0 Milliarden Jahre alt sind.

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 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. © NASA, ESA, CSA, STScI

Überraschung Nummer 5: Was hat „James Webb“ im Carinanebel gesichtet?

Selbst Astronominnen und Astronomen staunen über die Bilder des „James Webb“-Weltraumteleskops. „Was geht hier eigentlich vor?“, fragte beispielsweise die Nasa-Wissenschaftlerin Amber Straughn, als sie das „Webb“-Bild vom Carinanebel enthüllte. Dabei zeigte sie auf eine seltsame röhrenförmige Struktur im Nebel (im Bild rot markiert). In einer Bildbeschreibung der Nasa heißt es dazu: „Die glühende, ultraviolette Strahlung der jungen Sterne formt die Wand des Nebels, indem sie sie langsam abträgt. Dramatische Säulen erheben sich über der glühenden Gaswand und widerstehen dieser Strahlung. Der ‚Dampf‘, der von den ‚Bergen‘ aufzusteigen scheint, ist in Wirklichkeit heißes, ionisiertes Gas und heißer Staub, der aufgrund der unerbittlichen Strahlung aus dem Nebel strömt.“

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

Überraschung Nummer 6: Zeichen von Wasser in der Atmosphäre eines Exoplaneten

Eines der Bilder des „James Webb“-Weltraumteleskops ist tatsächlich kein „Bild“, sondern das Spektrum der Atmosphäre eines Exoplaneten. Das Teleskop hat dafür beobachtet, wie der Exoplanet Wasp-69 b vor seinem Stern vorbeizieht (ein sogenannter Transit) und dabei dessen Atmosphäre untersucht. Heraus kam erstaunliches: Der etwa Jupiter-große Exoplanet, der seinen Stern innerhalb von 3,4 Tagen einmal umkreist und entsprechend heiß ist, beherbergt Wasser. Das Spektrum zeigt die Präsenz von Wassermolekülen in der Atmosphäre. Außerdem können die Forschenden aus der Kurve ein unerwartetes Wetterphänomen herauslesen: Wolken.

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.
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. © NASA, ESA, CSA, STScI

„James Webb“-Weltraumteleskop: Die Forschung beginnt gerade erst

Bedenkt man, welche Detailgenauigkeit und Schärfe die Bilder des „James Webb“-Teleskops haben, steht eines bereits fest: Die beteiligten Forscherinnen und Forscher werden noch zahlreiche Überraschungen in den Bildern finden. Dazu kommt, dass das neue Teleskop nun in den wissenschaftlichen Betrieb übergeht – in Zukunft werden zahlreiche weitere Aufnahmen und Daten veröffentlicht werden. Für die Astronomie hat eine neue Ära begonnen und „James Webb“ wird die Forschung auf Jahre hinaus revolutionieren. (tab)

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