Das James Webb Space Telescope (JWST) ist ein Observatorium, das hauptsächlich für die Infrarotastronomie gebaut wurde. Seine enorm verbesserte Infrarotauflösung und -empfindlichkeit ermöglichen es ihm, Objekte zu untersuchen, die für das Hubble Orbit Teleskop als das größte optische Teleskop im Weltraum zu alt, weit entfernt oder zu schwach sind. Dies wird voraussichtlich eine Vielzahl von astronomischen und kosmologischen Untersuchungen eröffnen, einschließlich der Beobachtung der frühesten Sterne und der Entwicklung der ersten Galaxien sowie der umfassenden atmosphärischen Charakterisierung von Exoplaneten, die möglicherweise Leben beherbergen.
Start des James-Webb-Weltraumteleskops:
Das James-Webb-Weltraumteleskop wurde am 25. Dezember 2021 mit einer Ariane-5-Rakete von Kourou, Französisch-Guayana, gestartet. Es erreichte im Januar 2022 den Lagrange-Punkt Sonne-Erde L2. Am 11. Juli 2022 eine Pressekonferenz mit dem ersten Bild von JWST stattfand. Das Teleskop wird das Hubble als führendes astronomisches Unterfangen der NASA ersetzen.
Was erschafft das James-Webb-Weltraumteleskop und was leistet es?
Der Hauptspiegel von JWST besteht aus 18 vergoldeten sechseckigen Spiegelsegmenten aus Beryllium, die zusammen einen Durchmesser von 6.5 Metern (21 Fuß) haben, im Gegensatz zu Hubbles 2.4 Metern (7 Fuß 10 Zoll). Dadurch hat JWST eine Lichtsammelfläche, die etwa 25 Quadratmeter größer ist als die von Hubble. JWST beobachtet in einem niedrigeren Frequenzbereich, vom langwelligen sichtbaren Licht (rot) bis zum mittleren Infrarot (0,6–28.3 m), im Gegensatz zu Hubble, das im nahen Ultraviolett, sichtbaren und nahen Infrarot (0.1–1.7 m) arbeitet ) Spektren. Um zu verhindern, dass die Infrarotstrahlung, die das Teleskop aussendet, das gesammelte Licht stört, muss das Teleskop extrem kalt gehalten werden, unter 50 K (223 °C; 370 °F). Etwa 1.5 Millionen Kilometer (930.000 Meilen) von der Erde entfernt befindet es sich in einer Sonnenumlaufbahn in der Nähe des Sonne-Erde-L2-Lagrange-Punkts, wo sein fünfschichtiger Sonnenschutz ihn vor den Erwärmungseffekten von Sonne, Erde und Mond schützt.
Die ersten Entwürfe des Teleskops unter dem Namen Weltraumteleskop der nächsten Generation begannen 1996. 1999 wurden zwei Konzeptstudien mit einem möglichen Start im Jahr 2007 und einem Budget von 1 Milliarde US-Dollar in Auftrag gegeben. Die Initiative wurde von erheblichen Verzögerungen und Kostenüberschreitungen heimgesucht; Eine bedeutende Überarbeitung im Jahr 2005 führte zur aktuellen Strategie, wobei der Bau 2016 für Gesamtkosten von 10 Milliarden US-Dollar abgeschlossen wurde. Die Komplexität des Teleskops und die hohen Einsätze des Starts wurden von den Medien, Wissenschaftlern und Ingenieuren zur Kenntnis genommen.
James Webb Space Teleskop ist eine Partnerschaft mit?
Seit 1996 arbeiten NASA, ESA und CSA gemeinsam an dem Teleskop. 2003 akzeptierten die ESA-Mitglieder ihre Teilnahme am Bau- und Startprozess, und 2007 unterzeichneten die ESA und die NASA einen Vertrag. Die ESA liefert das NIRSpec- Instrumente, die optische Bankbaugruppe des MIRI- Instrumente, eine Ariane-5-ECA-Trägerrakete und persönlich zur Unterstützung des Betriebs im Austausch für eine umfassende Partnerschaft, Vertretung und Zugang zum Observatorium für ihre Astronomen. Der Feinführungssensor, der Nahinfrarot-Imager Slitless Spectrograph und das Betriebsunterstützungspersonal werden alle von der CSA bereitgestellt. Das JWST wurde von Tausenden von Wissenschaftlern, Ingenieuren und Technikern aus 15 verschiedenen Nationen gebaut, getestet und integriert. An der Pre-Launch-Initiative sind insgesamt 258 Unternehmen, Regierungsorganisationen und akademische Einrichtungen beteiligt, darunter 142 aus den Vereinigten Staaten, 104 aus 12 europäischen Ländern (darunter 21 aus dem Vereinigten Königreich, 16 aus Frankreich, 12 aus Deutschland und 7 aus anderen Ländern) und 12 aus Kanada. Australien ist eine der Nationen, die als Partner der NASA an Operationen nach dem Start teilgenommen haben oder teilnehmen werden.
Mission und Ziele des James-Webb-Weltraumteleskops:
Vier Hauptziele des James-Webb-Weltraumteleskops sind:
- nach Licht zu suchen, das von den ursprünglichen Sternen und Galaxien kommt, die das Universum nach dem Urknall hervorgebracht hat.
- um mehr über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien zu erfahren – um zu verstehen, wie Sterne und Planeten entstehen
- -um die Ursprünge des Lebens und der Planetensysteme zu untersuchen
Anstatt Licht aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums zu verwenden, ist die Beobachtung im nahen Infrarot effektiver, um diese Ziele zu erreichen. Aus diesem Grund werden die Instrumente von JWST nicht in der Lage sein, sichtbares oder ultraviolettes Licht wie das Hubble-Teleskop zu messen, aber sie werden viel besser in der Lage sein, Infrarotastronomie durchzuführen.
JWST wird für Wellenlängen zwischen 0.6 und 28 m empfindlich sein, was orangefarbenem Licht und tiefer Infrarotstrahlung bei Temperaturen von etwa 100 K bzw. 173 °C entspricht.
JWST könnte verwendet werden, um Daten über das abnehmende Licht des Sterns KIC 8462852 zu sammeln, der 2015 gefunden wurde und bestimmte ungewöhnliche Lichtkurveneigenschaften aufweist.
Es wird auch in der Lage sein, das Vorhandensein von Methan in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachzuweisen, wodurch Astronomen beurteilen können, ob die Substanz eine Biosignatur darstellt oder nicht.
Welche jüngsten Aktionen fanden mit dem James-Webb-Weltraumteleskop statt?
Der 21-Fuß-goldbeschichtete Hauptspiegel des Webb-Teleskops wurde am 8. Januar 2022 vollständig eingesetzt und markierte den erfolgreichen Abschluss aller bedeutenden Raumfahrzeugeinsätze zur Vorbereitung auf den wissenschaftlichen Betrieb.
Gregory L. Robinson, der Leiter des Webb-Programms im NASA-Hauptquartier, bemerkte, dass die Durchführung aller Einsätze des Webb-Weltraumteleskops historisch sei. „Das ist eine großartige Leistung für unser Team, die NASA und die Welt“, sagte das Projektteam. “Dies ist das erste Mal, dass eine von der NASA geführte Mission jemals versucht hat, eine schwierige Sequenz abzuschließen, um ein Observatorium im Orbit zu entfalten.”
Das Webb-Weltraumteleskop wurde am 24. Januar 2022 am zweiten Lagrange-Punkt oder L2, der etwa eine Million Meilen von der Erde entfernt ist, in eine Umlaufbahn um die Sonne gebracht.
Bill Nelson, der NASA-Administrator, begrüßte Webb zu Hause. „Herzlichen Glückwunsch an das Team für seine unermüdlichen Bemühungen, dafür zu sorgen, dass Webb heute sicher in L2 angekommen ist. Wir haben Fortschritte bei unserem Bestreben gemacht, die Geheimnisse des Kosmos zu verstehen. Und diesen Sommer kann ich es kaum erwarten, Webbs erste frische Perspektiven zu sehen auf den Kosmos!
Webbs Standort bietet nicht nur einen weiten Blick auf den Kosmos, sondern hält auch die wissenschaftlichen Instrumente und Optiken des Teleskops kühl genug, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
Das erste Vollfarbbild von Webb, das bisher schärfste und tiefste Infrarotbild des fernen Universums, wurde von Präsident Joe Biden am 11. Juli 2022 in der Vorschau gezeigt. Das Bild, bekannt als Webbs erstes Deep Field, zeigt einen Galaxienhaufen SMACS 0723, das einige der schwächsten Infrarotobjekte beherbergt, die je gesehen wurden.
Weitere Bilder, die die Fähigkeiten aller vier hochmodernen wissenschaftlichen Instrumente von Webb zeigen, wurden am nächsten Tag, dem 12. Juli 2022, veröffentlicht:
SMACS 0723: In nur 12,5 Stunden hat Webb das bisher detaillierteste und präziseste Infrarotbild des fernen Universums erstellt. Das Sichtfeld für dieses neue Bild, ein Farbkomposit aus zahlreichen Aufnahmen, die jeweils etwa zwei Stunden lang sind, hat etwa die Größe eines Sandkorns, das auf Armeslänge von einem Menschen gehalten wird, der auf der Erde steht und nach oben schaut. Einige der am weitesten entfernten Galaxien, die jemals entdeckt wurden, werden in diesem tiefen Feld mithilfe eines Linsen-Galaxienhaufens gefunden. Das Potenzial von Webb, tiefe Felder zu untersuchen und Galaxien zum Beginn der kosmischen Zeit zu datieren, wird von diesem Bild kaum berührt.
WASP-96b (Spektrum): Webbs akribische Untersuchung dieses heißen, aufgedunsenen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems enthüllt die unverkennbaren Spuren des Wassers sowie Anzeichen von Dunst und Wolken, die frühere Untersuchungen dieses Planeten nicht entdecken konnten. Es wird nun damit beginnen, Hunderte anderer Systeme zu erforschen, um besser zu verstehen, woraus andere Planetenatmosphären bestehen, im Lichte von Webbs Entdeckung von Wasser zum ersten Mal in der Atmosphäre eines Exoplaneten.
Der Südliche Ringnebel ist ein planetarischer Nebel, der etwa 2.000 Lichtjahre entfernt ist. Es ist eine expandierende Gaswolke, die einen sterbenden Stern umgibt. Hier enthüllen Webbs starke Infrarotaugen zum ersten Mal einen zweiten verblassenden Stern in seiner Gesamtheit.
Webb kann den Ausstoß von Staub und Gas von älteren Sternen untersuchen, die sich eines Tages zu einem neuen Stern oder Planeten entwickeln könnten, von der Geburt bis zum Tod als planetarischer Nebel.
Webbs Bild von Stephans Quintett, einer winzigen Ansammlung von Galaxien im Sternbild Pegasus, schnitt durch die Staubwolke, die den Kern einer Galaxie umhüllte, um die Geschwindigkeit und Zusammensetzung des Gases in der Nähe ihres supermassiven Schwarzen Lochs freizulegen. Jetzt können Forscher die Sternentstehung in wechselwirkenden Galaxien in beispielloser Detailgenauigkeit beobachten und erfahren, wie das Gas in diesen Galaxien gestört wird.
Carina-Nebel: Webbs Untersuchung der “Kosmischen Klippen” im Carina-Nebel enthüllt zuvor verborgene Beweise für die frühesten und schnellsten Stadien der Sternentstehung. Webb kann neu entstehende Sterne beobachten und das Gas und den Staub untersuchen, die zu ihrer Entstehung geführt haben, indem er diese und andere Sternentstehungsgebiete im südlichen Sternbild Carina beobachtet.
Fazit:
Das „ Weltraumteleskop der nächsten Generation “ (NGST) wurde im September 2002 zu Ehren des ehemaligen NASA- Administratoren James Webb in „Webb“ umbenannt.
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist eine globale Partnerschaft zwischen der kanadischen Weltraumorganisation NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) (CSA). Das Entwicklungsvorhaben wird vom NASA Goddard Raumfahrtzentrum geleitet. Northrop Grumman ist der wichtigste Industriepartner, und das Wissenschaftliches Institut für Weltraumteleskope ist für den Betrieb von Webb nach dem Start verantwortlich.
