Viel wurde bereits darüber geschrieben, dass das James Webb Space Telescope (JWST) die ältesten je beobachteten Galaxien abgelichtet hätte. Sie sollen weiter als 13,4 Milliarden Lichtjahre entfernt und nur wenige Augenblicke nach dem Urknall entstanden sein. Doch bislang fehlte jegliche spektroskopische Bestätigung. In zwei Artikeln in »Nature Astronomy« beschreiben und analysieren Emma Curtis-Lake, Brant Robertson und Kollegen nun Daten von vier Galaxien mit Rotverschiebungen im Bereich von z = 10 bis z = 13 und kommen zu dem Schluss: Ja, sie sind wirklich so alt. Damals war das Universum gerade einmal 300 bis 500 Millionen Jahre jung. Zum Vergleich: Das ist ein kürzerer Zeitraum, als es Haie auf der Erde gibt.    Mit dem JWST sind nicht nur präzisere Messungen, sondern vor allem auch Messungen möglich, die deutlich weiter in die Vergangenheit des Universums blicken als alle Teleskope zuvor. Wegen der hohen Empfindlichkeit der Geräte können mit dem JWST zum Beispiel extrem weit entfernte Galaxien untersucht werden, deren Licht lange Zeiträume zurückgelegt hat. Weil sich das Universum ausdehnt, ist das Licht dieser weit entfernten Galaxien zum einen recht schwach und zum anderen um den Faktor 1 + z rotverschoben. Das liegt daran, dass Lichtwellen auf ihrer Reise über große Entfernungen auseinandergezogen werden und sich so die Wellenlänge ändert. Je röter das Bild, desto weiter entfernt ist das Objekt. z ergibt sich aus dem Verhältnis der beobachteten Wellenlänge zur ursprünglichen Wellenlänge.   Da die Fachwelt allerdings noch nicht viel mehr als ein halbes Jahr Erfahrung mit dem JWST sammeln konnte, besteht das Risiko, die Galaxienfarben falsch zu interpretieren. Die einzige Möglichkeit, sich einer Rotverschiebung zu vergewissern, besteht darin, sie mit spektroskopischen Beobachtungen abzugleichen. Das hätten Curtis-Lake und ihr Team in einer »technischen Meisterleistung« getan, schreibt der Astronom Pieter van Dokkum von der Yale University in einem Begleitartikel . Sie nutzten aus, dass Galaxien mit hoher Rotverschiebung oft ausgeprägte Spektren im UV-Bereich aufweisen, die dann aber abrupt abgeschnitten werden, weil das Licht von neutralem Wasserstoff in den Sternatmosphären und interstellarem Gas absorbiert wird. Darin unterscheiden sie sich von Galaxien, die aus anderen Gründen rot im Teleskop erscheinen.    Darüber hinaus bestimmte das Team die Sternentstehungsraten der Galaxien, ihre Größe, Masse und andere Eigenschaften . Alles deutet darauf hin, dass jede Galaxie 100 Millionen Sonnenmassen an Sternen enthalten könnte. Die Autoren stellen fest, dass die registrierten Spektren keine Fingerabdrücke komplexer Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff zeigen, sondern den vom Urknall übrig gebliebenen Wasserstoff und das Helium noch nicht vollständig umgesetzt haben. Sie vermuten, dass ihre Ergebnisse die rasante Entstehung der ersten Generationen von Galaxien belegen.    Es scheint, als hätte die Bildung massereicher Galaxien überraschend früh begonnen – vielleicht früher, als es das bisherige Standardmodell für die Sternentstehung zulässt. Das könnte bedeuten, so schreibt Pieter van Dokkum, »dass die Geburt der ersten Galaxien so früh gewesen sein könnte, dass ihre Erforschung sogar jenseits der Möglichkeiten des JWST liegt«. 

Der zweite Beobachtungszyklus des James Webb Teleskops startet bald – und ist bereits siebenfach überbucht ... Mit 1602 eingereichten Anträgen übertreffe das Interesse den bisher größten Zyklus des Hubble Teleskops mit damals 1298 Vorschlägen.

Hurra!

Das James Webb Space Telescope hat sein erstes Bild von einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems aufgenommen. Es ist zwar nicht das erste Bild eines Exoplaneten überhaupt – auch das Hubble-Teleskop kann das – aber es ist dennoch von besonderer Bedeutung, weil es die Möglichkeiten des Teleskops zeigt, ferne Welten zu erforschen und noch genauer zu vermessen als bisher. Der Exoplanet namens HIP 65426 b ist laut Angaben der Europäischen Weltraumagentur ESA rund 350 Lichtjahre von der Erde entfernt und ein sogenannter Gasriese. Das heißt, er hat keine feste, felsige Oberfläche, sondern besteht hauptsächlich aus leichten Gasen wie Wasserstoff oder Helium. Er ähnelt damit Jupiter, ist allerdings etwa sechs- bis achtmal so schwer. Für einen Planeten ist HIP 65426 b mit rund 15 bis 20 Millionen Jahren noch recht jung. Zum Vergleich: Unsere Erde existiert seit gut 4,5 Milliarden Jahren. Astronomen hatten den Planeten bereits 2017 mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile entdeckt – das Webb-Bild offenbart jedoch neue Details, die bodengestützte Teleskope aufgrund der störenden Infrarotstrahlung der Erdatmosphäre nicht erkennen können. Zuletzt konnten auf verschiedenen Wegen etliche Planeten außerhalb unseres Sonnensystems identifiziert werden, mehr als 5000 gelten als offiziell bestätigt. Die allermeisten davon wurden allerdings über indirekte Methoden entdeckt. So lässt sich zum Beispiel auf die Existenz eines Planeten schließen, wenn sich die Helligkeit eines Sterns periodisch verändert. Auch ein leichtes Wackeln des Sterns, ausgelöst durch die Schwerkraft seines Planeten, kann ein Indiz sein. Direkte Bilder von Exoplaneten sind eher selten und meist von bescheidener Qualität. Auch die Bilder, die das JWST gemacht hat, sind nicht viel mehr als ein charakteristischer Pixelhaufen. Das liegt daran, dass Planeten viel dunkler sind als ihre Zentralsterne. HIP 65426 b etwa ist zwar 100 Mal weiter von seinem Stern entfernt sind als die Erde von der Sonne – sein Licht ist aber im nahen Infrarotbereich mehr als 10.000 Mal schwächer als das seines Sterns. Die Kameras von Webb sind deshalb beide mit sogenannten Koronagraphen ausgestattet, die das Sternenlicht ausblenden. Die Aufnahmen sind im Rahmen einer großen internationalen Kollaboration unter Leitung von Sasha Hinkley von der University of Exeter entstanden. Die Forschungsgruppe berichtet bereits in einem noch nicht begutachteten Preprint von den Messungen.

Nach langem Bangen und fiebriger Anspannung ist es endlich so weit: Hier sehen wir das erste »richtige«, wissenschaftliche Bild des James Webb Space Telescope (JWST). Kurzfristig war bekannt gegeben worden, dass US-Präsident Joe Biden die Ehre zuteilwird, dieses Bild einen Tag früher, nämlich am 11. Juli 2022 um 23.00 Uhr MESZ zu präsentieren. Tatsächlich wurde es dann kurz nach Mitternacht, am 12. Juli unserer Zeit.   Das erste Bild ist eine Tiefenfeldbeobachtung, ein Deep Field. Dabei wird eine kleine Himmelsregion längere Zeit belichtet, so dass schwache und häufig auch sehr weit entfernte Quellen sichtbar werden. Das JWST wurde auf die Quelle SMACS J0723.3-7327 im Sternbild Fliegender Fisch (Volans) am Südhimmel ausgerichtet. Dort befinden sich mehrere ferne Galaxien, und es gibt bereits bekannte Deep Fields, um sie vergleichen zu können.  Im JWST-Deep-Field erkennen wir einen hellen Stern im Vordergrund, links oberhalb der Bildmitte. Auf Grund der sechseckigen Form des JWST-Hauptspiegels und seiner Segmente hat er sechs markante Zacken. Auffällig sind die um das Zentrum gebogenen Strukturen. Dabei handelt es sich um verzerrte Galaxienbilder, die durch den Gravitationslinseneffekt, den Albert Einstein vorhersagte, erzeugt werden. Sonst sind viele einzelne Galaxien in verschiedenen Farben zu sehen. Sie befinden sich in unterschiedlichen Entfernungen, typischerweise Milliarden Lichtjahre, und Entwicklungszuständen.    Auch wenn das Bild anmutet wie im sichtbaren Licht, handelt es sich um ein Infrarotbild: Das JWST ist ein Infrarotteleskop, das Strahlung bei Wellenlängen von ungefähr 2 bis 28 Mikrometern registrieren und Bilder oder Spektren aufnehmen kann. Damit wir die Infrarotbilder überhaupt wahrnehmen können, müssen die Infrarotwellenlängen in sichtbare Farben übersetzt werden. Daraus resultiert ein Falschfarbenbild. Wir sehen Himmelsobjekte so, als ob wir Augen hätten, die Infrarot erkennen könnten – und das sehr scharf.

Herzlich willkommen, James! Webb ist am zweiten Lagrange-Punkt angekommen. Der Orbit ist rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und eignet sich hervorragend, um den Weltraum zu erkunden. Zum Vergleich: Das Weltraumteleskop Hubble kreist in etwa 550 Kilometern Höhe um die Erde.

Kurz hatte es so ausgesehen, als ob etwas schiefgegangen wäre. Doch nach acht Tagen klappen und zurechtruckeln ist der Sonnenschutz voll entfaltet. »Schalter, die anzeigen sollten, dass die Abdeckung aufgerollt war, wurden nicht wie vorgesehen ausgelöst«, heißt es im NASA-Blog. Back-up-Daten hätten jedoch gezeigt, dass alles passt. Die Temperaturdaten etwa. Ebenso hätten die »Gyroskopsensoren eine Bewegung angezeigt, die mit der Aktivierung der Sonnenschutzabdeckungsauslöser übereinstimmte«. Der Schutzschild besteht aus fünf Lagen einer speziellen Kunststofffolie. Sie stellt sicher, dass die Temperatur des Teleskops auf nicht mehr als minus 233 Grad Celsius ansteigt. Wer wäre da nicht auf Betriebstemperatur?!

Finally! Webb ist wie geplant gestartet. Um 13.20 Uhr deutscher Zeit hob das Teleskop an Bord einer Ariane-5-Rakete vom Weltraumbahnhof Kourou an der Atlantikküste von Französisch-Guayana ab. Von diesem Moment an liefen auch die folgenden Stunden wie geplant. 

Wann startet das Teleskop, wann kommt es auf der vorgesehenen Umlaufbahn an und welche Aufgaben soll es meistern? Die einzigartige Reise des Teleskops und die Technik des Super-Spähers zeigt ein interaktives 3-D-Modell .

Herzlich Willkommen im Slowblog zum James-Webb-Space-Teleskop (JWST) , dem größten, leistungsstärksten und komplexesten Weltraumteleskop, das je gebaut wurde. Es soll Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, ferne Exoplaneten aufspüren und helfen, den Ursprung des Universums zu verstehen.  Doch wie nahe werden Forschende dem Urknall dank Webb kommen? Wird man bewohnbare Planeten finden, die um andere Sterne kreisen? Und was bedeutet das für die Menschheit? Ob das Webb-Teleskop seinen hohen Kosten und Anforderungen gerecht wird, können Sie hier verfolgen.