Bilder der Wissenschaft: Das James-Webb-Teleskop führt uns 13 Milliarden Jahre in die Vergangenheit

Letzte Nacht präsentierte Präsident Biden das erste Bild, das vom James-Webb-Teleskop oder JWST (sein englisches Akronym) aufgenommen wurde. Seit dem Start am 25. Dezember 2021 und sogar schon davor war die Gemeinschaft der Astronomen und Astrophysiker sehr ungeduldig. Und das hat seinen Grund, denn dieses Teleskop verspricht große Fortschritte in der Astronomie, insbesondere bei der Erforschung der Ursprünge des Universums bzw Exoplaneten.

Machen Sie Fotos von den Ursprüngen des Universums

Auf dem vom JWST aufgenommenen Foto sehen wir viel mehr, wie der Vergleich unten zeigt. Die hellen Punkte mit Kreuzen sind Sterne in unserer Galaxie. Diese „Lichtspitzen“ sind auf die Konfiguration des Teleskopspiegels zurückzuführen, der in kleine Sechsecke unterteilt ist. Alles andere sind Galaxien. Andererseits liegt der größte Unterschied in der Dauer der Einnahme. Hubble brauchte mehrere Wochen, um dieses Bild zu erstellen, aber nur zwölfeinhalb Stunden für Webb. Dies liegt an der Größe seines Spiegels, der schneller mehr Licht sammelt.

Einige der auf diesem Bild sichtbaren Galaxien sind 13 Milliarden Lichtjahre entfernt. Das bedeutet, dass das Licht 13 Milliarden Jahre gebraucht hat, um zu uns zu gelangen, seit es von der Galaxie ausgestrahlt wurde, was bedeutet, dass wir das Universum so sehen, wie es kurz nach dem Urknall war. Wenn dies mit Hubble möglich gewesen wäre, hat das James-Webb-Teleskop eine viel bessere Auflösung, wodurch es möglich ist, die Formen von Galaxien viel detaillierter zu erkennen.

Diese Galaxien haben verschiedene Morphologien und Farben. Die Farben geben Auskunft über ihre Entfernungen, am weitesten sind die mit der längsten Wellenlänge, also die rötlichsten. Dies sind auch einfachere Formen, weniger strukturiert, weil sie "jünger" sind. Galaxien nehmen immer komplexere Formen an, wenn sie mit anderen Galaxien interagieren.

Es gibt noch ein riesiges Feld zum Fotografieren mit dem Webb, denn der Teil des Universums, den wir auf diesem Bild sehen, ist winzig: Wir könnten ihn verbergen, indem wir ein Sandkorn auf Armeslänge halten.

Infrarot, um die Entstehung von Galaxien zu verstehen

Einer der großen Unterschiede zwischen Hubble und dem Webb ist ihr Spektralbereich: Hubble sieht hauptsächlich im Sichtbaren, während das Webb ein Infrarotteleskop ist. Sterne in der Nähe des Urknalls sendeten ultraviolette Strahlung aus, obwohl sie schon lange tot waren. Ihre Entfernung verschiebt aufgrund der Ausdehnung des Universums ihre Wellenlängen in Richtung Infrarot.

Das Webb wird es auch ermöglichen, das zu beobachten Sternenstaub. Diese Substanz existiert in zwei Formen: kohlenstoffartig, ähnlich wie Ruß, und in Form von Silikat, ähnlich wie Sand. Es bildet sich am Ende ihres Lebens um Sterne herum, passiert dann das interstellare Medium und endet durch Bildung neuer Sterne. Und schließlich neue Galaxien.

Dieser Staub hat die entscheidende Eigenschaft, im Infraroten sichtbar und im Sichtbaren undurchsichtig zu sein, was es Hubble unmöglich macht, ihn zu analysieren. Die Webb-Beobachtung von Staub sollte zu einem besseren Verständnis der Entstehungsmechanismen von Sternen und Galaxien führen. Dies geschieht insbesondere durch die Beobachtung des Carinanebels, des Austral-Ringnebels und des Stephansquintetts.

Schließlich ermöglichen die für Wissenschaftler und die breite Öffentlichkeit frei zugänglichen Bilder des Webb-Teleskops die Untersuchung von Exoplaneten und ihrer Atmosphäre. Tatsächlich sind mehrere Moleküle im Infraroten beobachtbar – zum Beispiel das Wassermolekül.

Dieser Artikel ist Teil der Reihe "The Great Stories of Science in Open Access", die mit Unterstützung des Ministeriums für Hochschulbildung, Forschung und Innovation veröffentlicht wurde. Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die Seite Openthescience.fr.

Benoit Tonson, Bereichsleiter Wissenschaft + Technik, Das Gespräch; Elsa Couderc, Leiter der Sektion Wissenschaft + Technik, Das Gespräch et Malik Habschi, Wissenschaftsredakteur, Das Gespräch

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