Forscher der Universität Wien erwarten einen Durchbruch bei der Erforschung junger Sterne und Exoplaneten
Mit einem Spiegeldurchmesser von 6,5 Metern ist das James Webb Space Telescope (kurz Webb oder JWST) das mit Abstand größte Weltraum-Spiegelteleskop. Es wurde am 25. Dezember 2021 als Nachfolger des Hubble-Teleskops ins All geschossen. Nach sechs Monaten Inbetriebnahme und Kalibrierung der Instrumente wurden heute, Dienstag, 12. Juli 2022, die ersten Bilder und weitere Daten der Öffentlichkeit präsentiert. Diese frühen Beobachtungen übertreffen die Erwartungen und weisen auf Fortschritte bei der Erforschung der Ursprünge des Universums und der Planeten hin. Der Astrophysiker Manuel Güdel von der Universität Wien war an der Entwicklung des Teleskops beteiligt und bereitet die Interpretation dieser und kommender Beobachtungen vor.
Das James-Webb-Weltraumteleskop wurde am 25. Dezember 2021 vom Guayanès Space Center gestartet und hat nun 1,5 Millionen Kilometer zurückgelegt, eine Entfernung, die etwa viermal so groß ist wie die Erde-Mond-Entfernung. Am Dienstag, den 12. Juli 2022 präsentierten die NASA (National Aeronautics and Space Administration), die ESA (European Space Agency) und die Canadian Space Agency der Öffentlichkeit die ersten fünf Bilder und Spektren, die von JWST aufgenommen wurden. Die Bilder werden auf der ESA-Website und dem Twitter-Kanal der ESA verfügbar sein.
Die Aufzeichnungen zeigen folgende Gründe:
Carina-Nebel: Einer der größten und hellsten Gasnebel am Himmel, der Carina-Nebel, liegt etwa 7.600 Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Carina. Dort werden neue Stars geboren.
WASP-96 b (Spektrum): WASP-96 b ist ein riesiger Planet außerhalb unseres Sonnensystems, der hauptsächlich aus Gas besteht. Der fast 1.150 Lichtjahre von der Erde entfernte Planet umkreist seinen Stern alle 3,4 Tage.
Südlicher Ringnebel: Der Südliche Ringnebel oder „Acht-Bursts“-Nebel ist ein planetarischer Nebel: eine sich ausdehnende Gaswolke, die einen sterbenden Stern umgibt. Er hat einen Durchmesser von fast einem halben Lichtjahr und ist etwa 2.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Stephen’s Quintet: Etwa 290 Millionen Lichtjahre entfernt befindet sich Stephen’s Quintet im Sternbild Pegasus. Es ist die erste Gruppe kompakter Galaxien, die 1877 entdeckt wurde.
SMACS 0723: Haufen massereicher Galaxien im Vordergrund verstärken und verzerren das Licht der dahinter liegenden Objekte, was einen tiefen Blick auf die Populationen extrem entfernter und sehr lichtschwacher Galaxien ermöglicht. „Das Bild ist bereits empfindlicher als das entsprechende Bild, das zuvor vom Hubble-Teleskop aufgenommen wurde, und zeigt nach nur 12,5 Stunden Belichtung bereits Galaxien im fernen Hintergrund in einem Zustand, der nur 600 Millionen Jahre nach der Entstehung des „Universums etwa 13,8 Milliarden Jahre alt ist Jahre. Das Bild gibt einen tiefen Einblick in die Entstehung der ersten Sterne und Galaxien im Universum“, erklärt Manuel Güdel von der Universität Wien. „Weil das JWST im Gegensatz zum Hubble-Teleskop tief ins Infrarote blickt, kann es weiter entfernte Galaxien sehen, die auch weiter in der Zeit zurückliegen. Denn während sich das Universum ausdehnt, „verlagert sich das Licht dieser Galaxien in Richtung des Infrarotbereichs. Es verschiebt sich. Das zeigt bereits die enormen Vorteile des JWST. Wir freuen uns, mit einem großen Teleskop wie dem JWST einen neuen Wellenlängenbereich abdecken zu können.”
Beteiligung der Universität Wien
An Bord des Teleskops befinden sich einige Instrumente wie Kameras und Spektrographen für Beobachtungen und Messungen. Seit 2003 ist Manuel Güdel, Leiter des Instituts für Astrophysik der Universität Wien, maßgeblich an der Entwicklung von MIRI (Mid Infrared Instrument), einer Bildkamera und einem Spektrometer in einem . MIRI-Spektrographen zielen beispielsweise auch darauf ab, Spektren von Atmosphären von Exoplaneten aufzunehmen, die Informationen über die Zusammensetzung von Atmosphären in bisher unerreichter Qualität liefern.
Suchen Sie nach terrestrischen Atmosphären
„Die erste derartige Beobachtung des großen Exoplaneten WASP-96 b, der Jupiter ähnelt, während eines Transits vor seinem Stern zeigt ein erstaunliches Spektrum, in dem die Anwesenheit von Wasserdampf deutlich zu erkennen ist. Die Daten sind noch nicht ‘ sie wurden wissenschaftlich ausgewertet. aber ein Blick auf das Spektrum reicht aus, um erste Hinweise auf die Zusammensetzung der Atmosphäre zu bekommen“, berichtet Güdel. Diese Beobachtungen sind der Schlüssel zum Verständnis der Umweltbedingungen eines Exoplaneten. Dazu gehört auch die Frage, ob auf erdähnlichen Planeten erdähnliche oder alternative Atmosphären wie auf der Venus zu finden sind.
„Mit umfangreichen Modellrechnungen werden wir in den kommenden Monaten weiter Spektren modellieren und damit auch andere physikalische Größen in der Atmosphäre bestimmen. Dann können wir die Ähnlichkeiten von Exoplaneten mit den wenigen Planeten unseres Sonnensystems systematisch untersuchen sind für uns eher neue Eigenschaften, die uns bisher verborgen blieben“, erklärt Güdel: „Unser Ziel wird es sein, besser zu verstehen, wie lebensfreundliche Planeten wie die Erde im Weltall entstehen können.“
Untersuchung der Entstehung von Planeten
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt sind die sogenannten protoplanetaren Scheiben, das sind riesige Gasscheiben von der Größe eines ganzen Sonnensystems, die bei der Entstehung eines Sterns entstehen und den Stern umkreisen. In diesen Scheiben findet der Aufbau von Molekülen, aber auch die gesamte Planetenbildung vom Staub bis zum erdähnlichen oder jupiterähnlichen Planeten statt. Die Scheiben verschwinden nach einigen Millionen Jahren wieder und hinterlassen im Idealfall ein ganzes Planetensystem.
„MIRI eignet sich besonders für die chemische Untersuchung von Scheiben, aber auch für die Untersuchung fester Bestandteile wie mikroskopisch kleiner ‚Staub‘. Mit geeigneten Modellen kann man den Aufbau dieser Scheiben und damit ihre Rolle bei der Entstehung von Planeten und damit von Planeten wie z wie die Erforschung der Erde”, sagt der Astrophysiker Manuel Güdel.
Weitere Informationen zum James-Webb-Weltraumteleskop finden Sie in unserer Pressemitteilung zum JWST-Start.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner: Univ.-Prof. Dr. Manuel Güdel Institut für Astrophysik, Universität Wien Türkenschanzstraße 17 (Sternwarte), 1180 Wien T + 43-1-4277-53814 manuel.guedel@univie.ac.at www.univie.ac.at Beratungskennzeichen: DLE Öffentliche Arbeiten und Kommunikation Medienarbeit, Universität Wien Universitätsring 1, 1010 Wien T + 43-1-4277-17500 presse@univie.ac.at www.univie.ac.at