August 10, 2022

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Erkunden Sie die Bilder des Webb-Weltraumteleskops mit unserer kommentierten Tour

Erkunden Sie die Bilder des Webb-Weltraumteleskops mit unserer kommentierten Tour

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, das größte und leistungsfähigste Weltraumteleskop, das jemals gebaut wurde, befindet sich jetzt fast eine Million Meilen von der Erde entfernt und schwenkt von einem Punkt des Himmels zum anderen, während er die zielreiche Umgebung untersucht unser Universum. Es waren die ersten Fotos Diese Woche angekündigt.

Sie ist großartig. Es ist auch vollgepackt mit Informationen über das Universum, die Wechselwirkung zwischen Galaxien und die Geburt und den Tod von Sternen.

Diese Bilder können jedoch für den zufälligen Beobachter, der keinen Abschluss in Astrophysik hat, ein Rätsel sein. Was genau sehen wir uns an?

Lass uns genauer hinschauen.

tiefes Feld

Da draußen gibt es viele Galaxien. Dies war das erste öffentlich zugängliche Bild, das die Leistungsfähigkeit des Teleskops demonstrierte, das extrem schwache Infrarotlicht einzufangen, das während der ersten Milliarde Jahre des Universums emittiert wurde. Das Bild konzentriert sich auf einen Galaxienhaufen, der mehr als 4 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, was bedeutet, dass sein Licht ungefähr bei der Entstehung von Sonne und Erde emittiert wurde. Galaxien erscheinen im Haufen als cremeweiße Punkte.

Zusammen erzeugen diese Galaxien eine starke gravitative Biegung im Raum, die als Linse wirkt und entfernte Objekte vergrößert und verzerrt. Das Ergebnis sind Spiegelgalaxien wie die oben rechts im Bild, die die NASA-Astronomin Jane Rigby als Laffy Taffy bezeichnet.

In einem anderen Teil des Bildes verwandelte das Objektiv eine Galaxie in zwei spiegelbildliche Galaxien.

Licht kommt in vielen Wellenlängen entlang des sogenannten elektromagnetischen Spektrums vor. Menschen sehen in einem schmalen Band, das als „optischer“ Teil des Spektrums bekannt ist. Das Webb-Teleskop sammelt Licht, das von Infrarotstrahlung emittiert wird – lange Wellenlängen, die für das Hubble-Teleskop weitgehend unzugänglich und für uns völlig unsichtbar sind.


Moscheen

Netz

Platz

Teleskop

Quellen: NASA; Europäische Weltraumorganisation;

Wissenschaftliches Institut für Weltraumteleskope

William Neve / Die Washington Post

James-Webb-Weltraumteleskop

Quellen: NASA; Europäische Weltraumorganisation; Wissenschaftliches Institut für Weltraumteleskope

William Neve / Die Washington Post

Webbs Team hat Dutzende von röteren – und am weitesten entfernten – Galaxien in diesem Bild gescannt und festgestellt, dass eine von ihnen – ein kleiner gepunkteter Punkt – vor etwa 13,1 Milliarden Jahren, nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall, ihr Licht ausstrahlte. (Entfernungen zu solchen Objekten werden aus ihrer „Rotverschiebung“ abgeleitet – wie weit das Licht durch die Ausdehnung des Raums selbst unterbrochen wurde.)

Das Teleskop erhielt ein Spektrum der Galaxie, das Anzeichen von Sauerstoff, Wasserstoff und Neon zeigte. Diese Art von Beobachtung, sagte Rigby, würde erklären, was während der ersten Milliarde Jahre des Universums geschah: „Wir wissen überhaupt nicht, wie groß diese Galaxien sind und wie viele es dort draußen gibt.“

Südlicher Ringnebel

Sterne wie unsere Sonne sind über Milliarden von Jahren bemerkenswert stabile Kernfusionsreaktoren. Aber auch sie werden alt. Dieses Bild zeigt, was passiert, wenn ein Stern stirbt. Es wirft Materie inmitten seines pulsierenden Todes ab.

Diese Wolken aus Gas und Staub, einschließlich komplexer Teilchen, sind das Rohmaterial für Sterne und Planeten, die sich noch nicht gebildet haben.

Die NASA hat zwei Bilder veröffentlicht, eines im nahen Infrarot (relativ nahe am „sichtbaren“ Teil des Spektrums) und eines im mittleren Infrarot (weiter außerhalb des Spektrums).

Im nahen Infrarot bildet das Material einen Ring aus schaumigem Gas und Staub, wobei ionisiertes heißes Gas den zentralen Bereich dominiert. Lichtstrahlen schießen durch die Löcher im Außenring.

Nur ein Stern ist in der Mitte deutlich sichtbar. Aber dies ist ein binäres System – zwei Sterne, die durch die Schwerkraft miteinander verbunden sind.

Im mittleren Infrarot sehen wir beides. Schwächer sterben. Das Teleskop zeigt, dass es mit Staub bedeckt ist.

Unsere Sonne wird diesem Stern in 5 Milliarden Jahren ähnlich sehen, erklärte Klaus Pontopedan, Webb-Projektwissenschaftler am Space Telescope Science Institute.

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„Es ist der Lebenszyklus von Sternen“, sagte Pontopedan. „Dies ist das Ende dieses Sterns, aber es ist der Anfang anderer Sterne und anderer Planetensysteme.“

Das Bild enthält einen interessanten Schrägstrich auf einer Schulter, den Astronomen als ferne Galaxie erkannten. Obwohl es sich um ein riesiges dreidimensionales Gebilde mit Milliarden von Sternen handelt, blicken wir auf seinen Rand, als würden wir einem Frisbee zusehen, der sich von uns wegdreht.

Stephan Quintett

Das Bild hat viel Universum in sich.

Es gibt Sterne aus unserer Galaxie – das heißt, sie stehen kosmologisch im Vordergrund.

Vordergrundsterne sind in allen Bildern von Webb durch „Beugungsspitzen“ erkennbar, die eine Überarbeitung des Teleskopdesigns darstellen. Beugungsspitzen auf diesen Bildern dienen als Wasserzeichen für das Webb-Teleskop.

In der mittleren Entfernung scheint ein Quintett von Galaxien zu sein.

Der linke ist nicht Teil des Haufens, sondern im Vordergrund, etwa 40 Millionen Lichtjahre entfernt.

Das Teleskop kann einzelne Sterne in der Vordergrundgalaxie unterscheiden.

Viele von ihnen altern gegen Ende ihres Lebens als „Rote Riesen“ mit gut dokumentierten Eigenschaften, die Astronomen helfen, ihre wahre Leuchtkraft und Entfernung von ihnen einzuschätzen. Solche Beobachtungen könnten das Modell verbessern, das Wissenschaftler verwenden, um die Entfernung zu Objekten über riesige Weiten des Weltraums abzuschätzen.

Die anderen vier Galaxien sind etwa 290 Millionen Lichtjahre entfernt. Die beiden werden zusammengeführt. Die Gravitationswechselwirkungen von Galaxien schickten Ströme von sternbildendem Gas und Staub in den intergalaktischen Raum.

Bemerkenswerterweise enthält dieses Bild, wie auch das „Deep Field“, unzählige Galaxien, die im Hintergrund verstreut sind. Schauen Sie genau hin und Sie werden schöne und sehr weit entfernte Spiralgalaxien sehen, die unserer eigenen Milchstraße nicht unähnlich sind.

Die große Galaxie an der Spitze hat ein supermassereiches und extrem aktives Schwarzes Loch in ihrem Kern, das sich von seiner Umgebung ernährt. Das Schwarze Loch selbst sendet kein Licht aus, aber sein Gravitationsfeld aktiviert nahe gelegenes Gas, wodurch die Atome zusammenprallen und enorme Hitze erzeugen.

Rigby sagte, dass die Akkretionsscheibe dieses Schwarzen Lochs mit der Energie von 40 Milliarden Sonnen strahle: „Schwarze Löcher geben kein Licht ab, aber ihre Akkretionsscheiben schon!“

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Carina-Nebel

Scheint ein guter Ort zum Abhängen zu sein! Komplett mit einem wunderschönen Sternenhimmel. Dieser Nebel ist ein Sternenkindergarten in unserer Galaxie.

„Was wie ein sternenklarer Nachthimmel aussieht, ist Teil einer riesigen Blase, die durch ultraviolette Strahlung und Sternwinde von jungen, sehr massiven und heißen Sternen, die sich bereits gebildet haben, aus der Wolke herausgeschnitten wurde“, sagte die Astronomin Amaya Morrow Martin aus dem Weltraum. Institut für Teleskopwissenschaft.

Ströme von ionisiertem Material fließen zur Oberseite des Rahmens.

Webb kann die Schockwellen von neu leuchtenden Sternen sehen, die sich in der Wolke bilden. Ihre Umgebung ist feindlich, weil derselbe Prozess, der die Wolke erodiert, die Sternentstehung stoppen kann.

Das Hubble-Teleskop hatte zuvor diesen Teil des weitläufigen Carina-Nebels untersucht, und Webbs Team wusste, dass die genau definierte Grenze zwischen der staubigen Wolke und dem „offenen Himmel“ ein faszinierendes Bild ergeben würde.

Dies ist mehr als nur schöne Weltraumkunst, sagte Joseph DePasquale, Teil des Teams, das die Bilder am Space Telescope Science Institute in Baltimore verarbeitet hat.

„Wir wussten aufgrund des Hubble-Bildes, dass die Landschaft hier sehr stark wie eine Bergkette und der Himmel dahinter ausgesehen hätte. Wir wussten, dass es dort ästhetisch beeindruckend sein würde“, sagte DiPasqual. „Aber auch in Sachen Physik war viel los. Webb konnte tief in die Wolken vordringen und die Geheimnisse dessen lüften, was vor sich geht.“

über diese Geschichte

Dieser Kommentar wurde mit Hilfe vieler Wissenschaftler und Forscher zusammengestellt, darunter: Gene Rigby vom Goddard Space Flight Center der NASA. Joseph DePasquale und Amaya Morrow Martin vom Space Telescope Science Institute und Garth Illingworth von der University of California, Santa Cruz.

Visuelle Bearbeitung von Julie Vitkovskaya. Entworfen und entwickelt von Garland Potts. Zeichnungen von Aaron Stekelberg und William Neff. Bildbearbeitung von Tristin Ross. Lektorat von Jeremy Hester.