James-Webb-Teleskop

Die Illustration zeigt das Teleskop mit dem riesigen Sonnenschutzschild vor dem Nachthimmel. — NASA/GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

Das James-Webb-Weltraumteleskop erlaubt einen bisher unerreichten Blick in den Kosmos: Mit verschiedenen Instrumenten an Bord beobachtet das Observatorium infrarotes Licht, das etwa von den ersten Sternen und Galaxien im Universum stammt oder durch die Atmosphären ferner Planeten drang. In den kommenden Jahren versprechen die gesammelten Daten viele neue Erkenntnisse und spannende Entdeckungen.

Am 25. Dezember 2021 startete das James-Webb-Teleskop ins Weltall, um den Himmel im Nah- und Mittelinfrarotbereich zu beobachten – also bei Wellenlängen, die etwas länger sind als im Fall des sichtbaren Lichts. Verglichen mit dem Hubble-Weltraumteleskop ist es dabei hundertfach empfindlicher und kann so auch sehr leuchtschwache Objekte aufspüren. Dazu zählen beispielsweise Galaxien im frühen Universum, die bereits kurz nach dem Urknall entstanden. Ebenso lässt sich die Entstehung und Entwicklung von Sternen und extrasolaren Planeten mit dem neuen Weltraumteleskop verfolgen. Und auch unser eigenes Sonnensystem soll es in den Blick nehmen.

Um den infraroten Wellenlängenbereich ungestört beobachten zu können, muss das Teleskop selbst extrem kalt sein: Die Betriebstemperatur liegt bei weniger als minus 230, teils sogar minus 260 Grad Celsius. Andernfalls würde die eigene Wärmestrahlung nämlich die Signale aus dem Kosmos überlagern. Ein riesiger Sonnenschutzschild – etwa so groß wie ein Tennisplatz – schirmt die Instrumente von dem Licht und der Wärme der Sonne ab. Zusätzlich sorgt ein Kühlsystem an Bord für die nötige Kälte.

Neben leistungsstarken Kameras setzen Astronomen auch Spektrografen ein, um das infrarote Weltall zu erkunden. Diese Instrumente spalten das eintreffende Licht wie ein Prisma in seine verschiedenen Wellenlängen auf und liefern so wertvolle Informationen über die Quellen des Lichts. So lässt sich etwa die chemische Zusammensetzung von Planetenatmosphären untersuchen, wenn die fernen Welten vor ihrem Stern vorbeiziehen. Moleküle wie Wasser, Kohlendioxid, Methan oder Sauerstoff in ihren Atmosphären würden sich im Spektrum als charakteristische Linien zeigen.

Der Primärspiegel des Teleskops hat einen Durchmesser von 6,5 Meter und besteht aus 18 sechseckigen Segmenten, jeweils überzogen mit einer mikroskopisch dünnen Goldschicht. Infrarotlicht wird so besonders gut reflektiert und kann anschließend zu den verschiedenen Instrumenten an Bord geleitet werden. Benannt ist das James-Webb-Weltraumteleskop übrigens nach James Edwin Webb, der von Februar 1961 bis Oktober 1968 die US-Raumfahrtbehörde NASA leitete. Im Juli 2022 wurden die ersten Farbbilder und spektroskopischen Daten des Teleskops veröffentlicht.

Erste Aufnahmen des James-Webb-Weltraumteleskops

Mit Spannung hatte man sie erwartet: Die ersten Farbbilder und spektroskopischen Daten des Teleskops.

NASA/ESA/CSA/STScI

Rund 2500 Lichtjahre von uns entfernt befindet sich der Planetarische Nebel NGC 3132 – eine ausgedehnte Gas- und Staubwolke, die einen alternden Stern umgibt. Diese beiden Aufnahmen stammen von zwei unterschiedlichen Kameras an Bord des James-Webb-Teleskops. Künftig wollen Astronomen mit dem Infrarotteleskop unter anderem erforschen, welche Moleküle in Planetarischen Nebeln wie NGC 3132 vorhanden sind.

NASA/ESA/CSA/STScI

Mit den neuen Aufnahmen im infraroten Licht gelang ein Blick auf einzelne Sterne sowie Sternentstehungsgebiete im Carinanebel, die von Staub verhüllt sind – und damit im sichtbaren Licht verborgen bleiben. Das hier abgebildete junge Sternentstehungsgebiet namens NGC 3324 befindet sich etwa 7600 Lichtjahre von uns entfernt.

NASA/ESA/CSA/STScI

Aus fast tausend einzelnen Bilddateien wurde diese Aufnahme von Stephans Quintett zusammengesetzt – einer Gruppe aus fünf Galaxien. Tatsächlich liegen aber nur vier der Systeme nah beieinander und treten miteinander in Wechselwirkung. Während diese Galaxien rund 290 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt sind, sind es bei dem fünften System nur 40 Millionen Lichtjahre. Mit solchen Aufnahmen hoffen die Astronomen auf neue Erkenntnisse darüber, wie die Interaktion zwischen einzelnen Galaxien deren Entwicklung beeinflusst.

NASA/ESA/CSA/STScI

Das James-Webb-Teleskop lieferte mit dieser Aufnahme das bisher tiefste und schärfste Infrarotbild des fernen Universums: Tausende von Galaxien – darunter die lichtschwächsten Objekte, die jemals im Infrarotbereich beobachtet wurden – lassen sich hier erkennen.

NASA/ESA/CSA/STScI

Mit dem James-Webb-Teleskop spürten Astronomen deutliche Spuren von Wasser in der Atmosphäre des heißen Gasriesen WASP-96b auf, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Möglich werden solche Messungen, wenn Sternlicht durch die Planetenatmosphäre dringt und die dort enthaltenen Atome und Moleküle einzelne Wellenlängen aus dem Licht herausfiltern. Künftig wollen Wissenschaftler auch Hunderte von anderen Systemen untersuchen, um mehr über diese fernen Welten zu erfahren.

James-Webb-Weltraumteleskop in Kürze

Start	25. Dezember 2021
Laufzeit der Mission	mindestens fünf Jahre; Ziel sind zehn Jahre
Position des Teleskops	Orbit um Lagrange-Punkt L₂, ungefähr 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt
Wellenlängenbereich	Nahinfrarot bis Mittelinfrarot [etwa 0,6 bis 28 Mikrometer]
Durchmesser des Primärspiegels	6,5 Meter
Instrumente an Bord	NIRCam – Hauptbildkamera des Observatoriums für den Nahinfrarotbereich [Wellenlängen von 0,6 bis 5 Mikrometer] MIRI – Bildgebung, Koronografie und verschiedene Arten der Spektroskopie für den Mittelinfrarotbereich [Wellenlängen von 5 bis 28 Mikrometer] NIRSpec – Spektrograf für den Nahinfrarotbreich [Wellenlängen von 0,6 bis 5,3 Mikrometer] NIRISS – Nahinfrarotkamera und spaltloser Spektrograf für den Nahinfrarotbereich [Wellenlängen von 1 bis 2,5 Mikrometer]