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Die ersten Bilder: Das James-Webb-Teleskop ermöglicht den Blick auf die Geburt des Universums

  • Veröffentlicht: 12.07.2022
  • 20:11 Uhr
  • Peter Michael Schneider

Nach seinem 1,5-Millionen-Kilometer-Trip durchs All hat das James-Webb-Teleskop die ersten Bilder gen Erde geschickt. Das neue Super-Teleskop der NASA ermöglicht einen Blick in die hintersten Winkel des Universums. Im Clip: Wie funktioniert eigentlich ein Teleskop?

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Das Wichtigste zum Thema James-Webb-Weltraumteleskop

  • Das James-Webb-Weltraumteleskop soll in die ältesten Winkel des Universums schauen. Dabei wollen die Wissenschaftler:innen erforschen, wie sich Planeten-Systeme aus Gas und Staub entwickelt haben.

  • Nach dem Start des "JWST", wie das "James Webb Space Telescope" auch genannt wird, ist das Teleskop am 24. Januar an seinem Zielort L2 hinter dem Mond angekommen.

  • Bereits während der 1,5 Millionen Kilometer weiten Reise hat es wichtige Aufgaben erledigt: Zuerst entfaltete es die Solar-Paneelen zur Stromversorgung, dann seinen Tennisplatz-großen Sonnen-Schutzschirm. Zuletzt klappte der 18-teilige Haupt-Spiegel aus.

  • Bis das Teleskop optimal arbeiten konnte, musste es 100 Tage abkühlen. Die ersten Bilder gibt es deshalb erst knapp sechs Monate später. Am 12. Juli veröffentlichte die NASA spektakuläre Aufnahmen, die beweisen: Das JWST kann Milliarden Jahre bis zur Entstehung des Universums zurückblicken. Im Unterschied zum James-Webb-Teleskop kann das neue Weltraumteleskop Euclid riesige Bereiche auf einen Blick erfassen.

  • US-Präsident Joe Biden lies es sich nicht nehmen, das erste Foto bereits einen Tag im Voraus der Öffentlichkeit zu präsentieren. Er sprach von einem historischen Moment für die Wissenschaft, Technologie und Weltraum-Forschung.

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Ein Blick 13 Milliarden Jahre in die Vergangenheit

Wichtige Erkenntnisse aus den Zeiten des Urknalls - nicht weniger als das erhofften sich die Wissenschaftler:innen vom neuen Super-Teleskop. Und die ersten Aufnahmen enttäuschten nicht.

Laut NASA liefert das James-Webb-Teleskop damit das tiefste und schärfste Infrarot-Bild des frühen Universums, das jemals aufgenommen wurde. Und das ist nur der Anfang, versprach NASA Chef Bill Nelson. Bis zu 13,5 Milliarden Jahre kann das Teleskop durch modernste Infratot-Technik in die Vergangenheit blicken - und damit fast bis zur Geburtsstunde des Universums. Diese liegt nach heutigen Erkenntnissen etwa 13,8 Milliarden Jahre zurück.

US-Präsident Joe Biden bekam die Aufnahmen gemeinsam mit Vizepräsidentin Kamala Harris als Erster zu sehen.
US-Präsident Joe Biden bekam die Aufnahmen gemeinsam mit Vizepräsidentin Kamala Harris als Erster zu sehen.© picture alliance / Consolidated News Photos | Chris Kleponis - CNP

Geplant war die offizielle Veröffentlichung der spektakulären Aufnahmen am 12. Juli. US-Präsident Joe Biden warf allerdings die Pläne der Weltraum-Organisation über Bord und stellte eine der fünf Aufnahmen schon am Vortag persönlich der Welt-Öffentlichkeit vor.

Die ersten Aufnahmen des James-Webb-Teleskops

Das erste Bild zeigt das Galaxien-Cluster "SMACS 0723". Zum Vergleich: Der Ausschnitt des Universums auf diesem Foto entspricht etwa der Größe eines Sandkorns, das auf einer Armlänge Abstand gehalten wurde.
Das erste Bild zeigt das Galaxien-Cluster "SMACS 0723". Zum Vergleich: Der Ausschnitt des Universums auf diesem Foto entspricht etwa der Größe eines Sandkorns, das auf einer Armlänge Abstand gehalten wurde. © NASA
Wirklich interessant ist für die Forschenden allerdings nicht die scharfe Aufnahme von "SMACS 0723", sondern das, was dahinter zu sehen ist. Da der Galaxie-Haufen so massereich ist, wirkt er wie eine Linse eines natürlichen Teleskops. Das hilft den Wissenschaftler:innen, in noch weiter entfernte und unterschiedlich alte Galaxien zu blicken.
Wirklich interessant ist für die Forschenden allerdings nicht die scharfe Aufnahme von "SMACS 0723", sondern das, was dahinter zu sehen ist. Da der Galaxie-Haufen so massereich ist, wirkt er wie eine Linse eines natürlichen Teleskops. Das hilft den Wissenschaftler:innen, in noch weiter entfernte und unterschiedlich alte Galaxien zu blicken. © NASA
Kosmische Klippen und ein Meer aus Sternen. Das Bild zeigt den Rand der 8000 Lichtjahre entfernten Region "NGC 3324" im Carina-Nebel. Hier erfasst das James-Webb-Teleskop die Entstehung hunderter neuer Sterne.
Kosmische Klippen und ein Meer aus Sternen. Das Bild zeigt den Rand der 8000 Lichtjahre entfernten Region "NGC 3324" im Carina-Nebel. Hier erfasst das James-Webb-Teleskop die Entstehung hunderter neuer Sterne. © NASA
Manche Sterne verschwinden wiederum mit einem Knall. Die Aufnahme des Ringnebels "NGC 3132" zeigt wie ein Stern im Nebel und mehreren Licht-Schichten erlischt.
Manche Sterne verschwinden wiederum mit einem Knall. Die Aufnahme des Ringnebels "NGC 3132" zeigt wie ein Stern im Nebel und mehreren Licht-Schichten erlischt. © NASA
Das Foto der Galaxien-Gruppe "Stephans Quintett" beweist: Das James-Webb-Teleskop kann selbst durch dichten Staub, der die Galaxien umhüllt, detaillierte Aufnahmen erstellen.
Das Foto der Galaxien-Gruppe "Stephans Quintett" beweist: Das James-Webb-Teleskop kann selbst durch dichten Staub, der die Galaxien umhüllt, detaillierte Aufnahmen erstellen. © NASA
Dieses Bild zeigt eine Aufnahme des 1.150 Lichtjahre entfernten Exo-Planeten "WASP-96b". Die Forschenden konnten eindeutige Anzeichen von Wasser auf dem riesigen Gas-Planeten feststellen. Zum ersten Mal können außerdem Wolken und Dunst in der Atmosphäre des riesigen Gas-Planeten nachgewiesen werden.
Dieses Bild zeigt eine Aufnahme des 1.150 Lichtjahre entfernten Exo-Planeten "WASP-96b". Die Forschenden konnten eindeutige Anzeichen von Wasser auf dem riesigen Gas-Planeten feststellen. Zum ersten Mal können außerdem Wolken und Dunst in der Atmosphäre des riesigen Gas-Planeten nachgewiesen werden.© NASA
Das erste Bild zeigt das Galaxien-Cluster "SMACS 0723". Zum Vergleich: Der Ausschnitt des Universums auf diesem Foto entspricht etwa der Größe eines Sandkorns, das auf einer Armlänge Abstand gehalten wurde.
Wirklich interessant ist für die Forschenden allerdings nicht die scharfe Aufnahme von "SMACS 0723", sondern das, was dahinter zu sehen ist. Da der Galaxie-Haufen so massereich ist, wirkt er wie eine Linse eines natürlichen Teleskops. Das hilft den Wissenschaftler:innen, in noch weiter entfernte und unterschiedlich alte Galaxien zu blicken.
Kosmische Klippen und ein Meer aus Sternen. Das Bild zeigt den Rand der 8000 Lichtjahre entfernten Region "NGC 3324" im Carina-Nebel. Hier erfasst das James-Webb-Teleskop die Entstehung hunderter neuer Sterne.
Manche Sterne verschwinden wiederum mit einem Knall. Die Aufnahme des Ringnebels "NGC 3132" zeigt wie ein Stern im Nebel und mehreren Licht-Schichten erlischt.
Das Foto der Galaxien-Gruppe "Stephans Quintett" beweist: Das James-Webb-Teleskop kann selbst durch dichten Staub, der die Galaxien umhüllt, detaillierte Aufnahmen erstellen.
Dieses Bild zeigt eine Aufnahme des 1.150 Lichtjahre entfernten Exo-Planeten "WASP-96b". Die Forschenden konnten eindeutige Anzeichen von Wasser auf dem riesigen Gas-Planeten feststellen. Zum ersten Mal können außerdem Wolken und Dunst in der Atmosphäre des riesigen Gas-Planeten nachgewiesen werden.
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Hinterm Mond: So fliegt das Weltraum-Teleskop durch den Weltraum

Auf dem etwa 1,5 Millionen Kilometer entfernten "Lagrange-Punkt 2" kreist das Teleskop jetzt mit der Erde um die Sonne.

Hier hat es beste Sicht: Denn abgewandt von der Erde bekommt es weniger störende Infrarot-Strahlen ab und kann zudem die Sterne ohne Unterbrechung beobachten, weil unser blauer Planet ihm nie in die Quere kommt.

Kompliziert: Das Teleskop "parkt" nicht direkt am L2, sondern fliegt um ihn herum. Physikalisch gesehen ist der L2 nämlich ein Gravitations-Zentrum, in dem sich die Fliehkraft und die Anziehungskraft des Sonne-Erde-Systems gegenseitig aufheben. Die Umlaufbahn des Teleskops sieht aus wie ein Wagenrad, das im Kreis um die Sonne herumfährt - mit dem "Webb" auf der Außenkante.

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Die Super-Eigenschaften des JWST

✨ Das Weltraum-Teleskop ist der Nachfolger des legendären Hubble-Teleskops, das jahrzehntelang aus der erdnahen Umlaufbahn spektakuläre Aufnahmen lieferte.

👴 Das JWST wird die für uns unsichtbare Infrarot-Strahlung messen (was das ist, erfährst du unten). Grund: Uralte Bereiche im Universum entfernen sich so schnell von uns, dass ihr Licht nur noch als infrarotes Licht bei uns ankommt. Es kann also Sterne aus der Anfangszeit des Universums sehen.

☁️ Hubble wurde wegen seiner spektakulären Galaxie-Bilder berühmt. Aber: Infrarotes Licht dringt durch Gaswolken - im Gegensatz zu sichtbaren Licht. Das James-Webb-Teleskop kann zudem erkaltete Sterne aufspüren, wenn diese nur noch infrarotes Licht aussenden. Das Teleskop wird also Sterne sehen, die Hubble verborgen blieben.

🕐 Der 12. Juli markiert den Startschuss für das erste Forschungs-Jahr des Weltraum-Teleskops. Für 19 weitere Jahre reicht der Treibstoff der Schubdüsen, die das Super-Teleskop entsprechend ausrichten.

🔭 Es ist das zweite Weltraum-Teleskop, das für die NASA im Dezember 2021 gestartet ist. Am 9. Dezember hatte sie bereits das Röntgen-Teleskop IXPE ins All geschickt.

👨‍🚀 Namenspate des Teleskops ist James Edwin Webb. Der frühere, legendäre NASA-Direktor brachte in den 60er-Jahren das Apollo-Programm voran. Kurios: Er trat ein Jahr vor der Mondlandung zurück.

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So funktioniert das James-Webb-Teleskop

So ist das James-Webb-Weltraumteleskop aufgebaut.
So ist das James-Webb-Weltraumteleskop aufgebaut.© NASA / Chris Gunn

Gut vor der Sonne geschützt

Damit das riesige Teleskop in die Ladebucht der Rakete passt, faltete die NASA den Tennisplatz-großen Sonnenschirm und den 6,5 Meter große Spiegel einfach zusammen. Kurz nach dem Start entfalteten sich die Solarpaneele für die Strom-Versorgung.

Im nächsten Schritt entfaltete sich zwei Tage lang der Sonnenschild aus fünf übereinander liegenden Kunststoff-Planen. Ein kompliziertes System aus Motoren und Kabeln zog die nur wenige Hundertstel Millimeter dünnen Folien-Lagen zu einer mehrlagigen Fläche auseinander (siehe Video).

Jede Lage senkt die Temperatur um etwa 55 Grad Celsius. Am Ende soll die sonnenabgewandten Seite des Teleskops 330 Grad kälter sein als die sonnenzugewandte Seite. Ohne den Sonnenschirm könnte das Teleskop nicht arbeiten. Da das Teleskop Infrarot-Licht messen will - also Wärme-Strahlung - brauchen seine Sensoren eine Eiseskälte von minus 235 Grad Celsius. Am Ende klappten die 18 Segmente des Haupt-Spiegels aus.

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Hier siehst du, wie der Sonnenschild ausgefahren wird

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Goldstück: der Spiegel des Teleskops

Der Spiegel des James-Webb-Teleskops (hier beim Test in der Vakuum-Kammer) besteht aus 18 sechseckigen Segmenten, die das Licht einfangen, bündeln und auf einen zweiten Spiegel zurückwerfen. Von dort wird es in einen Sensor geleitet, der daraus ein Bild erstellt. Damit das Licht gut reflektiert wird, sind alle Teile mit Gold bedampft.
Der Spiegel des James-Webb-Teleskops (hier beim Test in der Vakuum-Kammer) besteht aus 18 sechseckigen Segmenten, die das Licht einfangen, bündeln und auf einen zweiten Spiegel zurückwerfen. Von dort wird es in einen Sensor geleitet, der daraus ein Bild erstellt. Damit das Licht gut reflektiert wird, sind alle Teile mit Gold bedampft.© NASA / Chris Gunn

Infrarot: Teil des elektromagnetischen Wellenspektrums

Elektromagnetische Wellen können so kurz sein wie ein Atomkern oder so lang wie ein ganzer Häuserkomplex. Mit den kurzen Wellen lässt sich ein gebrochener Arm röntgen, mit den langen prima Radio hören - und das Universum erforschen.
Elektromagnetische Wellen können so kurz sein wie ein Atomkern oder so lang wie ein ganzer Häuserkomplex. Mit den kurzen Wellen lässt sich ein gebrochener Arm röntgen, mit den langen prima Radio hören - und das Universum erforschen.© NASA

Teurer Abschied: Das Webb auf dem Weg ins All

Das Super-Teleskop kurz nach dem Abkoppeln von der Rakete - endlich! Die Bau- und Betriebskosten des neuen Teleskops der NASA liegen umgerechnet bei fast acht Milliarden Euro - statt wie ursprünglich geplant bei 3,3 Milliarden. Zudem sollte das Teleskop ursprünglich 2011 starten. Der Berliner Flughafen BER lässt grüßen.
Das Super-Teleskop kurz nach dem Abkoppeln von der Rakete - endlich! Die Bau- und Betriebskosten des neuen Teleskops der NASA liegen umgerechnet bei fast acht Milliarden Euro - statt wie ursprünglich geplant bei 3,3 Milliarden. Zudem sollte das Teleskop ursprünglich 2011 starten. Der Berliner Flughafen BER lässt grüßen.© esa

Der Start des "Webb"

Kleiner Anteil, große Verantwortung: Auch die Europäische Raumfahrtagentur ESA ist mit von der Partie - allerdings nur als Minipartner. Von den umgerechnet fast acht Milliarden Euro Gesamtkosten steuert sie nur etwa 300 Millionen Euro bei - in Form des Starts. Das gut sechs Tonnen schwere "Webb" hob am 25. Dezember 2021 auf der europäischen Schwerlastrakete Ariane 5 ab ins All.
Kleiner Anteil, große Verantwortung: Auch die Europäische Raumfahrtagentur ESA ist mit von der Partie - allerdings nur als Minipartner. Von den umgerechnet fast acht Milliarden Euro Gesamtkosten steuert sie nur etwa 300 Millionen Euro bei - in Form des Starts. Das gut sechs Tonnen schwere "Webb" hob am 25. Dezember 2021 auf der europäischen Schwerlastrakete Ariane 5 ab ins All.© ESA
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