Vor genau einem Jahr veröffentlichten Astronomen die ersten wissenschaftlichen Bilder des James-Webb-Teleskops, die bei vielen Menschen Euphorie auslösten.
Die folgenden Monate brachten auch revolutionäre Fotografien des Himmels, die jeweils die Grenzen unseres astronomischen Wissens erweiterten und unser Verständnis des Universums bereicherten.
Haben Sie nicht den Eindruck, dass wir nach und nach immer weniger über das Hubble-Teleskop sprechen und stattdessen meist neue Nachrichten im Zusammenhang mit den Beobachtungen von James Webb erhalten? Das ist nur ein Eindruck. Tatsache ist jedoch, dass das Hubble-Weltraumteleskop Bilder nicht mit der besten Auflösung und manchmal geradezu verschwommen gemacht hat, so dass die ikonischen Bilder (der Kielnebel, die Säulen der Schöpfung, die Sternentstehungsregion in der Kleinen Magellanschen Wolke) jetzt sein werden viel besser. Schließlich ist die Zeit für völlig neue Projekte gekommen, auch für Beobachtungen in der Tiefe Raum. Daher kann man endlos über die Arbeit von James Webbs Teleskop schreiben. Das bedeutet natürlich nicht, dass Hubble weg ist, er arbeitet immer noch tapfer im Weltraum, aber die Zeit für seinen Nachfolger ist gekommen.
Wir alle erinnern uns an das Foto von James Webbs Teleskop im Erdgeschossraum mit ausgefahrenem Sonnenvisier, dessen Wirksamkeit von seiner Position im Orbit um den L2-Punkt abhängt. Und jetzt ist er irgendwo in den Tiefen des Universums, studiert den Kosmos und fotografiert interessante Objekte.
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Bald werden neue Weltraumteleskope erscheinen, aber das Webb wird das beste bleiben
Webb (offiziell JWST oder James Webb Space Telescope) wird in einigen Monaten einen weiteren Begleiter in einer nahegelegenen Umlaufbahn um L2, 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, erhalten – das Euclid-Teleskop für eine groß angelegte Himmelsdurchmusterung, die nach Anzeichen dafür suchen wird die Existenz dunkler Energie und dunkler Materie Einige Jahre später wird das Euklid-Teleskop durch ein weiteres Teleskop ergänzt – Nancy Grace Roman (Nancy Grace Roman – Hubbles Zwilling), das in die Erdumlaufbahn eintreten wird. Es ist jedoch James Webb, das lange Zeit das größte Weltraumteleskop bleiben wird, mit der besten Fähigkeit, die Details sowohl des nächstgelegenen Kosmos (des Sonnensystems) als auch der entferntesten Winkel des Universums zu betrachten.
Später in diesem Jahr wird es ein weiteres besonderes Jubiläum geben – 30 Jahre seit Hubbles „Augenoperation“, der Installation eines Instruments, das das verschwommene Bild korrigiert, das durch einen falsch polierten Spiegel entsteht. Dies geschah im Dezember 1993, mehr als drei Jahre nachdem dieses Teleskop in die Umlaufbahn gebracht wurde.
James Webbs Teleskop hatte keine derartigen Probleme und die Leistung seiner Instrumente übertraf die kühnsten Erwartungen der Astronomen. Ja, Wissenschaftler und Ingenieure hatten ein Jahr Zeit, um einige anfängliche Stressmomente zu durchleben, da einige Elemente im Zusammenhang mit dem MIRI-Instrument für Beobachtungen im mittleren Infrarotbereich zweimal ausfielen (im Sommer 2022 und im Frühjahr 2023). Wie das NIRISS-Instrument (Winter 2023), dessen Probleme durch kosmische Strahlung verursacht wurden.
Dennoch hat sich die Investition in James Webb gut ausgezahlt. Das Teleskop kostete nach offiziellen Angaben 10 Milliarden Dollar. Dieser Betrag kann beispielsweise mit 13 Milliarden Dollar verglichen werden, die der Bau des modernsten Flugzeugträgers der US-Flotte – der USS Gerald R. Ford – kostete. Es ist kein perfekter Vergleich, aber er zeigt, wie unterschiedlich der Wert des Geldes in der Astronomie und der Militärtechnologie ist.
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Was haben 12 Monate Teleskopbeobachtungen ergeben?
Weitere Informationen zum Teleskop, seinem Aufbau, seinen Geheimnissen und Kontroversen im Zusammenhang mit dem Namen finden Sie unter unsere bisherigen Texte. Aber es ist an der Zeit, die Ergebnisse des Beobachtungsjahres zusammenzufassen, die interessantesten Entdeckungen hervorzuheben und ihre Auswirkungen auf die Astronomie aufzuzeigen.
Die Vorteile, die Webb den Astronomen verschaffte, sind die Möglichkeit, bereits bekannte Objekte mit noch höherer Auflösung zu sehen und Dinge zu sehen, die unserer Aufmerksamkeit bisher entgangen sind. So haben Astronomen viele Daten erhalten, die es ihnen ermöglichen, bestehende Theorien zu verbessern oder neue zu entwickeln. Obwohl es sehr trivial klingt, erforderten Webbs Erfolge die Zusammenarbeit von Ingenieuren und Wissenschaftlern aus der ganzen Welt.
Nachfolgend präsentieren wir eine Sammlung der interessantesten Bilder aus Fernrohr James Webb erhielt bisher in 12 Monaten Beobachtungen.
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Was erforscht Webb? Vom nächsten Asteroiden bis zum am weitesten entfernten Schwarzen Loch
Die ersten vergleichenden Beobachtungen zeigten, wie wertvoll es ist, den Kosmos gleichzeitig im nahen Infrarotbereich und im mittleren Infrarotbereich sehen zu können, wo man viel kältere, kaum sichtbare Strukturen erkennen kann. Wir sprechen nicht nur über die ikonischen Säulen der Schöpfung, sondern auch über die Beobachtung der Objekte des Sonnensystems. Das James-Webb-Teleskop hat bereits Jupiter und Saturn erforscht und die besten Bilder von Neptuns Staubringen sowie von Uranus und seinen vielen Monden geliefert. Wie das Webb-Teleskop Uranus und seine Ringe sah, ist im vergrößerten Bild zu sehen, wobei die größten Satelliten markiert sind:
Zusätzlich zu den Planeten zielte das James-Webb-Teleskop auch auf die Saturnmonde, einschließlich der Oberfläche und Wolken von Titan und dem eisigen Enceladus, wo die Emissionen von Eis, Wasserdampf und organischen Verbindungen, aus denen das Thorium rund um den Planeten besteht, bemerkenswert gut beobachtet werden konnten.
Webb ermöglichte es Wissenschaftlern im vergangenen Herbst auch, die Kollision der DART-Sonde mit dem Asteroiden Dimorphos zu beobachten, und trug in diesem Jahr dazu bei, die Existenz einer besonders seltenen Kategorie von Kometen zu bestätigen, die aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter stammen. Die kleinsten Asteroiden, die Webb in dieser Region beobachtete, hatten einen Durchmesser von etwa 100 m.
Uns interessierte die Beobachtung des Kometen Read durch das Webb-Teleskop. Für Astronomen ist es sehr interessant, weil es Wasser enthält. Obwohl dies nicht der Fall sein sollte, wenn man bedenkt, dass der Komet im Asteroidengürtel umkreist, der viel näher an der Sonne liegt als die Umlaufbahnen von Kometen jenseits von Neptun. Es gibt in den Medien Visualisierungen und Schlussfolgerungen, die noch beeindruckender sind, aber Astronomen sind mit einem Diagramm wie dem im Bild oben zufrieden.
Astronomen richteten das Teleskop auch auf extrasolare Planeten. Im Januar entdeckte das Webb-Teleskop den ersten Planeten dieser Art, der der Erde ähnelt, obwohl er seine Sonne in einer sehr engen Umlaufbahn mit einer Periode von zwei Tagen umkreist. Mit Infrarotbeobachtungen konnte James Webb die Temperatur auf der Oberfläche des Gesteinsplaneten Trappist-1 b messen und die Staubscheibe um den jungen Stern AU Microscopii beobachten, der nach der Planetenentstehung eine dynamische Entwicklung durchläuft. Jede dieser Beobachtungen weist die beste Datenauflösung auf. Webbs Spektroskope entdeckten auch ungewöhnliche Planetenatmosphären, etwa die Silikatatmosphäre um den Planeten VHS 1256b.
Die Molekülwolke Chamaeleon I sieht auf dem Foto beeindruckend aus:
Was die Sterne betrifft, kann das Webb-Teleskop Regionen erreichen, in denen in Zukunft junge Sterne entstehen werden, wie etwa die Molekülwolke Chamaeleon I, in der Eis entdeckt wurde, sowie zahlreiche komplexe organische Verbindungen, die auf die Bildung von Planeten um Sterne hinweisen. was in der Zukunft der Beginn eines entwickelten Lebens sein könnte. Im 1350 Lichtjahre entfernten Orionnebel entdeckte das James-Webb-Teleskop die komplexeste Verbindung, das Methylkation, den Ausgangspunkt für die Bildung komplexer Formen von Kohlenstoff.
So sieht die Region des Orionnebels aus, in der Spektroskopiker das komplexeste kohlenstoffhaltige Teilchen entdeckt haben, das außerhalb des Sonnensystems bekannt ist. Bilder von NIRCam (nahes Infrarot) und MIRI (mittleres Infrarot):
Das Webb-Teleskop beobachtete nicht nur die frühen Stadien der Sternentstehung wie L1527, sondern auch die letzten Stadien im Leben von Sternen, wie den massereichen und heißen Wolf-Rayet 124, der in Zukunft zu einer Supernova werden wird. In beiden Fällen wurden zuvor unsichtbare Details dieser Objekte aufgezeichnet.
Schauen Sie sich einfach diese wunderbaren Fotos an, auf denen links die Entstehung, die Geburt eines Sterns und rechts die letzte Lebensphase eines alten Sterns zu sehen sind:
Dank des Mittelinfrarotinstruments von MIRI sind unter den vielen schönen Bildern auch die Überreste der Supernova Cassiopeia A zu sehen. Obwohl sie schon oft gesehen wurden, war es das Webb-Teleskop, das viel klarere Bilder lieferte. Und dadurch wird es möglich, die Prozesse besser zu verstehen, die zu Supernova-Explosionen führen, denn sie bilden Materie, die der ähnelt, aus der einst die Erde entstand.
Sehen Sie, wie das Teleskop Cassiopeia A sah. Übrigens war es möglich, diesen Nebel mit den Mittelinfrarotkameras von MIRI zu sehen.
Das Sonnensystem, die Objekte der Milchstraße, sind der nächstgelegene Beobachtungsbereich des Webb-Teleskops. Im vergangenen Jahr hat das Teleskop auch andere, viel weiter entfernte Galaxien wie Andromeda und die Magellanschen Wolken beobachtet. Und solche, bei denen man Details, zum Beispiel Staubbahnen in der 1433 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie NGC 46, deutlich erkennen und anhand der Beobachtungen die Entwicklung von Sternhaufen analysieren kann. Und diejenigen, die Milliarden von Lichtjahren von uns entfernt sind und von denen nur ihre Silhouetten und ihre allgemeine Zusammensetzung beobachtet werden können.
Die wirklich scharfen Fotos ermöglichen es uns, Details der staubigen Struktur der Galaxie NGC1433 im mittleren Infrarot zu erkennen. Das Bild wurde im Rahmen des PHANGS-Projekts (High Angular Resolution Physics in Nearby Galaxies) aufgenommen.
Doch selbst im letzteren Fall ist die Reichweite von Webb besser als jedes Instrument, das uns heute zur Verfügung steht. Es ist dieses hochmoderne Werkzeug, das es uns ermöglicht, Strukturen zu zeigen, die wir vorher noch nicht gesehen haben.
Dazu gehören Galaxienhaufen mit Ursprung im frühen Universum, junge Galaxien, die gerade Material aus ihren ersten Supernovae sammeln, und die am weitesten entfernte und eine der frühesten Galaxien im Universum (300–500 Millionen Jahre nach dem Urknall). Dabei handelt es sich um Strukturen, in denen intensiv Sterne entstehen und die bereits existierten, als intergalaktische Räume mit noch nicht vollständig ionisierter Materie gefüllt waren. Dieses Stadium, in dem das Universum langsam für Licht transparent wurde, beobachten wir auf Bildern, die mit dem James-Webb-Teleskop aufgenommen wurden.
Bei der Beobachtung dieser am weitesten entfernten Objekte hilft Webb auch die Natur, genauer gesagt das Phänomen der Linsenbildung. Das perfekteste Beispiel hierfür ist ein Bild des Superhaufens Pandora (oder Abell 2744), der zahlreiche Linsengalaxien enthielt, als das Universum mehrere hundert Millionen Jahre alt war. Im Vergleich zum Hubble-Teleskop können Bilder des Weltraums von mehr als 50 Lichtquellen mit Belichtungszeiten von wenigen Stunden statt Tagen gewonnen werden. Das ist eine enorme Beschleunigung der Beobachtung.
Das James-Webb-Teleskop hat den Superhaufen der Pandora-Galaxie fotografiert. Im Fall des Gravitationslinseneffekts ist selbst die kleinste Erhöhung der Auflösung von unschätzbarem Wert für die Modellierung des Phänomens und die Schätzung der tatsächlichen Entfernung der von der Linse betroffenen Galaxien.
Durch die Beobachtung von Gruppen solcher frühen Objekte konnte Webb die Körner der kosmischen Struktur erkennen. Es besteht aus Galaxienhaufen, die sich im Weltraum befinden und durch Hohlräume getrennt sind (in der Praxis handelt es sich jedoch nicht um Regionen ohne Materie). Diese Studien werden im Rahmen des Projekts Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) durchgeführt, das die Beobachtung des ältesten Schwarzen Lochs ermöglichte, das bereits 570 Millionen Jahre nach der Entstehung unseres Universums existiert.
Beobachtungen entfernter Schwarzer Löcher in den Zentren von Galaxien werden mithilfe der Mikroaperturtechnologie durchgeführt, die mehrere Male so dick ist wie ein menschliches Haar und sich öffnen und schließen lässt. Dadurch kann Webb die Spektren von bis zu 100 Galaxien gleichzeitig beobachten, was die Arbeit erheblich beschleunigt und den Astronomen riesige Datenmengen liefert, von denen viele noch analysiert werden müssen.
Spektren mehrerer Galaxien gleichzeitig mit Mikroapertur-Technologie aufgenommen. Für den Amateur mag es nicht sehr interessant erscheinen, aber allein auf der Grundlage dieses Bildes könnten Astronomen ein ganzes Buch schreiben.
Unten sehen Sie eine 290D-Reise zur Maisie-Galaxie, die existierte, als das Universum erst 5000 Millionen Jahre alt war. Es zeigt den Unterschied in den Entfernungen von bis zu 200 Galaxien in dem kleinen Teil des Himmels, der von CEERS beobachtet wird. Wenn wir uns von der nächstgelegenen Galaxie zu Maisie bewegen, reisen wir XNUMX Millionen Jahre zurück in die Zeit.
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Jubiläumsfoto - Sternentstehungsgebiet Rho Ophiuchi
„An seinem ersten Jahrestag hat das James-Webb-Weltraumteleskop sein Versprechen erfüllt, das Universum zu erschließen und der Menschheit einen faszinierenden Schatz an Bildern und Wissenschaft zu schenken, der Jahrzehnte überdauern wird“, fasste Nicola Fox, Chefwissenschaftlerin der NASA, den ersten Jahrestag zusammen der Beobachtungen. Und es ist schwer, diesen Worten nicht zuzustimmen.
Zu seinem Jubiläum fotografierte das Webb-Teleskop die Sternentstehungsregion Ro Ophiuchus, eine der hellsten Regionen der Milchstraße. Viele Sterne entstehen dort gerade und sind in den Staubwolken verborgen, die den orange-gelben Bereich des Bildes dominieren. Bis auf einen, der es geschafft hat, durch den Staub zu scheinen, handelt es sich bei den übrigen um etwa 50 Sterne, die der Sonne ähnlich oder kleiner sind.
Die auf irgendeine Weise geborenen Sterne werden unseren Augen in dem Moment offenbart, in dem sie zum ersten Mal leuchten und beginnen, die umgebende Materie zu zerstreuen.
Dies ist im Bild in Form roter und violetter Strahlen (Streifen) aus molekularem Wasserstoff zu erkennen, die vom Standort der Sterne in zwei Richtungen ausstrahlen. Dank des James-Webb-Teleskops konnten in dieser Region erstmals so viele überlappende Jets beobachtet werden.
Der Rho-Ophiuchus-Nebel liegt 390 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schlangenträger. Die Beobachtung mit Amateurausrüstung erfordert Langzeitbelichtungen, Sie können jedoch versuchen, einen nahegelegenen Stern mit demselben Namen wie der Nebel ohne Kamera zu finden. Seine Helligkeit beträgt 4,6 Magnituden. Dies bedeutet, dass es auch mit bloßem Auge weit entfernt von den Lichtern der Stadt gut sichtbar ist. Und wenn nicht mit bloßem Auge, dann auf jeden Fall mit dem Fernglas.
Bei schwierigeren Bedingungen müssen wir uns mit Beobachtungen des Sterns Antares im Sternbild Skorpion begnügen, der sich ebenfalls in der Nähe des Nebels befindet. Der Sommer ist die beste Zeit, um diese Objekte in der Ukraine zu beobachten, da sie dann tief über dem südlichen Horizont sichtbar sind.
Und das James-Webb-Teleskop setzt seine Reise durch das Universum fort und untersucht neue Sterne, Sternhaufen und Nebel. Er wird in die Vergangenheit des Universums blicken und herausfinden können, wie Sterne und Planeten entstehen, was es uns ermöglichen wird, den Ursprung unseres Planeten Erde besser zu verstehen.
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