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James Webb-Weltraumteleskop: Wie wird es die ältesten Sterne im Universum entdecken?
Seit dem Start des James Webb-Weltraumteleskops (JWST) von Französisch-Guayana am 25. Dezember 2021 hat sein Potenzial zur Erforschung des Universums große Aufmerksamkeit erregt. Dieses astronomische Teleskop ist nicht nur das derzeit größte existierende Weltraumteleskop, sondern verfügt auch über leistungsstarke Funktionen, mit denen es Himmelskörper erkennen kann, die älter, weiter entfernt oder schwächer sind als das Hubble-Weltraumteleskop. Eine der Hauptaufgaben des JWST besteht darin, den Entstehungsprozess der frühesten Sterne und Galaxien im Universum zu beobachten.
„Wir hoffen, mit dem JWST Licht auf die frühe Geschichte des Universums zu werfen, ein Gebiet, das wir Menschen noch nicht völlig verstehen.“
JWST ist für die Durchführung astronomischer Beobachtungen im Infrarotbereich konzipiert und verfügt über einen Hauptspiegel mit einem Durchmesser von 6,5 Metern, 2,7-mal so groß wie der des Hubble. Dadurch verfügt das JWST über eine größere Lichtsammelleistung und kann schwächere Objekte beobachten als das Hubble-Teleskop. Sein optisches Design und seine hochentwickelten Instrumente ermöglichen es dem JWST, durch Wolken aus interstellarem Staub zu blicken und Infrarotstrahlung von abkühlenden Sternen und anderen kosmischen Objekten zu erkennen.
Die aktuelle Umlaufbahn des JWST liegt am Lagrange-Punkt L2 zwischen Sonne und Erde, etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Diese Position bleibt nicht nur stabil, sondern vermeidet auch kontinuierlich die Richtung von Sonne, Erde und Mond und bietet so die erforderliche niedrige Temperaturumgebung, die für präzise Beobachtungen des JWST geeignet ist.
„Der Sonnenschutz des JWST kann die Wärmestrahlung von Sonne, Erde und Mond wirksam blockieren und stellt so sicher, dass das Teleskop auch in einer extrem kalten Umgebung funktioniert.“
Das James Webb-Weltraumteleskop verfügt über vier große wissenschaftliche Instrumente, von denen jedes auf eine andere Beobachtungsaufgabe ausgerichtet ist. Das auffälligste davon ist die Nahinfrarotkamera (NIRCam), die nicht nur der Wellenfrontsensor des JWST ist, sondern auch Bilder des frühen Universums aufnehmen kann. NIRCam kann beispielsweise schwache Quellen mit der zehnfachen Empfindlichkeit des Hubble beobachten und ist damit ein wichtiges Instrument zur Erforschung der Entstehung früher Galaxien.
Zusätzlich zur NIRCam ist das JWST mit dem Mid-Infrared Instrument (MIRI) ausgestattet, das auf Infrarotlicht mit längerer Wellenlänge spezialisiert ist, das für die Beobachtung abkühlender Sterne und der Bildung interstellarer Wolken von entscheidender Bedeutung ist. Der kombinierte Einsatz dieser Instrumente bietet den Astronomen beispiellose Möglichkeiten, die frühesten Strukturen und Objekte im Universum zu enthüllen.
„Das Design und die technologischen Durchbrüche des JWST werden es uns ermöglichen, Bereiche des Universums zu erforschen, die noch nie zuvor beobachtet wurden, was uns helfen wird, die Entstehung von Sternen und Galaxien zu verstehen.“
Die Existenz des JWST ermöglicht nicht nur tiefere kosmische Beobachtungen, sondern bietet auch zusätzliche Hoffnung für die Erforschung bewohnbarer Planeten. Der Beobachtungsbereich des JWST wird in der Lage sein, die atmosphärische Zusammensetzung von Exoplaneten zu analysieren und so neue Hinweise bei der Suche nach außerirdischem Leben zu liefern. Durch den Vergleich der Eigenschaften dieser Planeten hoffen Wissenschaftler, erdähnliche Planeten zu finden und vielleicht sogar Lebenszeichen zu entdecken.
Obwohl JWST im Vergleich zu seinem Vorgänger Hubble einen langen Design-, Konstruktions- und Testprozess durchlaufen hat, lohnen sich die neuen Horizonte, die es eröffnet, für alle Anstrengungen. Die Investition in das JWST beträgt über 10 Milliarden US-Dollar, aber das gesamte Geld wird dafür ausgegeben, die Geheimnisse des Universums zu lüften und das menschliche Verständnis seiner Evolution zu verbessern.
Als das JWST begann, Daten zurück zu senden, wuchs in der Wissenschaftsgemeinde das Interesse an dessen Potenzial, insbesondere für die Beobachtung der Frühgeschichte des Universums. Kann es dem JWST gelingen, die Geheimnisse dieser Ära zu lüften und die großen Fragen zum Ursprung des Universums auf einer tieferen Ebene zu beantworten?
