Obwohl Webb häufig als Hubbles Ersatz bezeichnet wird, ziehen wir es vor, den Begriff „Nachfolger“ zu verwenden. Da Webb der wissenschaftliche Nachfolger von Hubble ist, dienten die Ergebnisse von Hubble als Grundlage für seine wissenschaftlichen Ziele. Die Wissenschaft hinter Hubble zwang uns dazu, „über das hinauszugehen“, was Hubble zuvor erreicht hat, indem wir uns längeren Wellenlängen zuwandten. Besonders weiter entfernte Objekte werden stärker rotverschoben und drängen ihr Licht aus dem UV- und optischen Spektrum ins nahe Infrarot. Ein Infrarot-Teleskop ist daher notwendig, um solche weit entfernten Objekte zu sehen, wie zum Beispiel die ersten Galaxien, die die Anfänge des Universums hervorgebracht haben.
Wellenlänge:
Mit Hilfe von vier wissenschaftlichen Instrumenten wird Webb vor allem im Infraroten beobachten und die Spektren von Asteroiden aufzeichnen. Diese Werkzeuge bieten eine Wellenlängenabdeckung von 0.6 bis 28 Mikrometer (oder “Mikrometer”; 1 Mikrometer entspricht 1.0 x 10-6 Meter). Der Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums umfasst einen Bereich von etwa 0.75 Mikrometer bis zu einigen hundert Mikrometern. Das bedeutet, dass die Sensoren von Webb mit einer gewissen Kapazität im sichtbaren Bereich hauptsächlich im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums arbeiten.
Während die Hauptfähigkeiten von Hubble im ultravioletten und sichtbaren Bereich des Spektrums von 0.1 bis 0.8 Mikrometer liegen, können die Instrumente auf Hubble einen kleinen Teil des Infrarotspektrums von 0.8 bis 2.5 Mikrometer beobachten.
Warum sind astronomische Infrarotbeobachtungen wichtig? Sich gerade bildende Planeten und Sterne sind hinter sichtbarem Licht absorbierenden Staubkokons verschleiert. Das Herz unserer Galaxis ist genauso. Diese staubige Hülle kann jedoch von dem Infrarotlicht durchdrungen werden, das von diesen Stellen ausgeht, was dann zeigt, was sich darin befindet.
Bilder des sternbildenden Affenkopfnebels, die vom Hubble-Weltraumteleskop im Infrarot- und im sichtbaren Licht aufgenommen wurden, sind links zu sehen. In einer der Säulen, etwas oberhalb und links von der Mitte im rechten Bild, ist ein Materialstrahl eines neugeborenen Sterns zu sehen. Das Infrarotbild zeigt eine Reihe von Galaxien, die viel weiter entfernt sind als die Gas- und Staubsäulen.
Größenvergleich:
Mit einem Hauptspiegel von etwa 6.5 Metern Durchmesser wird Webb eine viel größere Sammelfläche haben als die Spiegel der aktuellen Generation von Weltraumteleskopen. Webb hat eine fast 6.25-mal größere Sammelfläche als Hubble, da Hubbles Spiegel einen geringeren Durchmesser von 2.4 Metern und eine Sammelfläche von 4.5 m2 hat. Webb wird eine wesentlich größere räumliche Auflösung als das Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer und ein erheblich breiteres Sichtfeld als die NICMOS-Kamera auf Hubble haben (die mehr als das 15-fache der Fläche abdeckt).
Die Größe von Webbs Sonnenschutz beträgt ungefähr 22 Meter mal 12 Meter (69.5 Fuß x 46.5 Fuß). Seine Größe ist etwa halb so groß wie ein 737-Flugzeug. Ungefähr so groß wie ein Tennisplatz ist der Sonnenschutz.
Kosmische Klippenansicht:
Im Jahr 2008 wurde dieses Hubble-Bild der nordwestlichen Region des Carina-Nebels veröffentlicht. Die kosmischen Klippen beziehen sich auf diese Region des Nebels. Obwohl es wirklich ein unvergesslicher Anblick ist, ist Webbs Ansicht deutlicher. Hubble war nicht in der Lage, einige Sterngeburtsregionen zu erfassen, die Webbs Infrarotaugen bei der Enthüllung geholfen haben.
Die gewaltige Masse der Sterngeburt des Carina-Nebels ist eines der auffälligsten neuen Fotos des James-Webb-Weltraumteleskops. „Die Wand des Nebels wird durch die sengende ultraviolette Strahlung der jungen Sterne geformt, während sie sich allmählich abnutzt. Dramatische Säulen erheben sich über der lodernden Gaswand und blockieren die Strahlung“.
Umlaufbahn:
Der Mond umkreist die Erde in einer Entfernung von etwa 384.500 km, während die Erde 150 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt ist. Eine 570 km lange Umlaufbahn um die Erde wird vom Hubble-Weltraumteleskop durchgeführt. Anstatt die Erde zu umkreisen, wird Webb am Lagrange-Punkt L2 1.5 Millionen Kilometer entfernt sein.
Hubble konnte vom Platz Pendeln ins All gebracht werden, weil es sich in der Erdumlaufbahn befindet. Webb wird sich nicht in der Erdumlaufbahn befinden, wenn es von einer Ariane-5-Rakete gestartet wird, daher soll es nicht vom Platz Pendeln gewartet werden.
Wie im Diagramm links zu sehen ist, wird Webb die Sonne im Gleichschritt mit der Erde umkreisen, während sie in Bezug auf Erde und Sonne an derselben Position bleibt. Wie Sie im Diagramm sehen können, kreisen Satelliten tatsächlich um den L2-Punkt; sie bleiben nicht statisch an einem einzigen Ort.
Zweck von Webb und Hubble:
Hubble wurde entwickelt, um als Mehrzweck-Observatorium das Universum im sichtbaren, ultravioletten und infraroten Spektrum zu erforschen. Das Teleskop hat bisher mehr als 40.000 kosmische Objekte untersucht und Wissenschaftlern Ansichten geliefert, die sie vom Boden aus nicht sehen konnten.
Sterne am Nachthimmel haben ein glitzerndes Aussehen aufgrund der unterschiedlichen Lufteinschlüsse in der Erdatmosphäre, die auch einige Lichtwellenlängen vollständig blockieren. Diese Geschwindigkeit führt dazu, dass Bilder, die von bodengestützten Teleskopen aufgenommen werden, verzerrt werden. Hubble wurde in eine Umlaufbahn über der Atmosphäre gebracht, um diese Effekte zu verhindern.
Die einzigartige Position des Teleskops über der Atmosphäre ermöglicht es, Objekte mit außergewöhnlicher Klarheit zu untersuchen, obwohl der Hubble-Spiegel viel kleiner ist als die Spiegel, die in den größten bodengestützten Teleskopen zu finden sind. Während es sich um die Erde dreht, sammelt der Spiegel des Teleskops Licht aus dem Kosmos, um Bilder und Daten zu erzeugen. Das Hubble-Teleskop ist seit Tagen auf dieselbe Himmelsregion fixiert, um so viel wie möglich von dem schwachen Schein des fernen Universums für einige seiner detailliertesten Bilder einzufangen.
Das James-Webb-Weltraumteleskop hat vier Hauptziele:
Suche nach dem Licht der ersten Sterne und Galaxien, die der Kosmos nach dem Urknall gebildet hat.
Kenntnisse über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien erlangen – die Entstehung von Sternen und Planeten verstehen – sich mit der Entstehung von Planetensystemen und dem Leben auf der Erde befassen
Um diese Ziele zu erreichen, ist die Beobachtung im nahen Infrarot effizienter als die Verwendung von Licht aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums. Infolgedessen werden die Instrumente des JWST sichtbares oder ultraviolettes Licht nicht so gut messen können wie das Hubble-Teleskop, aber sie werden viel besser in der Lage sein, Infrarotastronomie durchzuführen.
Die Entdeckung des Sterns KIC 8462852 im Jahr 2015, der bestimmte eigenartige Lichtkurveneigenschaften aufweist, könnte anhand von Daten von JWST untersucht werden.
Astronomen werden in der Lage sein, festzustellen, ob eine Chemikalie eine Biosignatur hat oder nicht, indem sie das Vorhandensein von Methan in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachweisen.
Fazit:
Aufgrund der Tatsache, dass sich seine Fähigkeiten von denen von Hubble unterscheiden, kann Webb es nicht ersetzen. Während Hubble das Universum weitgehend bei optischen und ultravioletten Wellenlängen untersucht, wird Webb es hauptsächlich im Infraroten beobachten (obwohl es einige Infrarotfähigkeiten hat). Außerdem hat Webb einen größeren Spiegel als Hubble. Webb kann aufgrund seiner größeren lichtsammelnden Fläche weiter in die Vergangenheit blicken als Hubble. Am zweiten Lagrange-Punkt (L2) wird Webb 1,5 Millionen Kilometer (km) von der Erde entfernt sein, während sich Hubble in einer ziemlich nahen Umlaufbahn befindet.
