Wie das James-Webb-Weltraumteleskop die Astronomie in diesem Jahr verändert hat: NPR

Vor einem Jahr begann das James-Webb-Weltraumteleskop seine Reise durchs All.

„JWST startete am Weihnachtstag, und dann war es ein Geschenk, das sechs Monate dauerte, um es loszuwerden“, sagte Jane Rigby, NASA-Astronomin und Betriebsprojektwissenschaftlerin.

Nach einer anfänglichen Kalibrierungsphase begann das Teleskop mit der Datenerfassung. Die ersten Ergebnisse versetzten Astronomen in Erstaunen.

„Ich habe die Daten heruntergeladen, ich sitze in meinem Schlafanzug … Weißt du, es ist eine Pandemie, wir arbeiten alle von zu Hause aus“, sagte Rigby. „Ich habe diese Daten herausgeholt und einfach angefangen, sie durchzublättern, sie zu überfliegen. Und es war so schön.“

Nur fünf Monate nach seiner wissenschaftlichen Mission verändert das Teleskop die Astronomie bereits. Teleskopwerkzeuge haben es ihm ermöglicht, bisher ungesehene Planeten, Sterne und Galaxien in der Nähe und in der Ferne einzufangen.

NPR sprach mit drei Astronomen in verschiedenen astronomischen Disziplinen darüber, wie JWST die Forschung in ihrem Fachgebiet vorantreibt. Sie alle sind sich einig, dass das JWST eine Wende gebracht hat und dass noch viele bahnbrechende Forschungsarbeiten auf uns zukommen.

„Loop-Systeme springen einfach ab und sie sind großartig“

Heidi Hamill ist Planetenastronomin und interdisziplinäre Wissenschaftlerin im JWST-Projekt. Sie trat dem Team 2002 bei, weil sie den Planeten Neptun studieren wollte.

Im September richtete JWST seine Spiegel auf den Eisriesen.

„Als ich das Bild zum ersten Mal auf dem Computerbildschirm sah, war ich sehr emotional“, sagte Hamill. „Zuerst fing ich an zu weinen, und dann fing ich an zu schreien und rief alle meine Verwandten an, zu diesem Foto zu kommen!“

Vor JWST, sagte Hamill, hätten Astronomen Neptuns Ringsystem noch nie genau beobachtet. Die Raumsonde Voyager flog 1989 an Neptun vorbei, konnte aber nur die hellsten Teile der Ringe des Planeten einfangen.

JWST-Instrumente erkannten Schleifen mit beispielloser Klarheit.

„Boom! Loop Systems kommen direkt heraus und es ist großartig“, sagte Hamill.

Wie ein Schritt aus der virtuellen Realität in die reale Welt.

Außerhalb unseres Sonnensystems hat das JWST Astronomen auch dabei geholfen, die ältesten und am weitesten entfernten bekannten Galaxien zu überwachen.

„Ich befasse mich seit vielen Jahren mit der Simulation von Daten und versuche, das nachzuahmen, was JWST sehen würde. Als ich die Daten zum ersten Mal sah, war es, als würde ich aus der virtuellen Realität in die reale Welt eintreten“, sagte Brant Robertson. Professor für Astronomie und Astrophysik an der University of Michigan, Kalifornien, Santa Cruz.

Robertson gehört zu dem Forscherteam, das die ältesten jemals beobachteten Galaxien entdeckt hat. Die Instrumente von JWST ermöglichten es seinem Team, Galaxien zu identifizieren, die bis zu 13,4 Milliarden Jahre alt sind – Galaxien, die weniger als 400 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden wären, ein sehr kleiner Bruchteil des Alters des Universums.

„Indem wir diese sehr frühen Galaxien finden, können wir etwas über unsere eigene Geschichte lernen, über die Geschichte des Universums im Allgemeinen, aber auch über unsere Heimat im Besonderen“, sagte Robertson.

Während ältere Teleskope wie das Hubble den Astronomen einen Einblick in das gaben, was da draußen war, sagte Robertson, hat das JWST die Art der Wissenschaft erweitert, die möglich ist.

„Es ist, als würde man ein Buch aufschlagen, von dem man schon so lange das Ende wissen wollte, aber das Lesen des abschließenden Absatzes aufgeschoben hat“, sagte Robertson, „und dann endlich die ganze Geschichte zu sehen, die einem offenbart wird.“

„So ziemlich alles, was wir tun, was vor diesem Teleskop nicht möglich war.“

Jane Rigby, Betriebsprojektwissenschaftlerin am JWST, verwendet das Teleskop auch, um ferne Galaxien zu untersuchen.

Ein natürlich vorkommendes Phänomen namens Gravitationslinsen verstärkt das Licht von den Galaxien, die Rigby überwacht – in Kombination mit JWST war sie in der Lage, kosmischen Staub zu durchschneiden, um zu untersuchen, wie Sterne in diesen Galaxien entstehen.

„Nicht alles, was wir tun, war vor diesem Teleskop möglich“, sagte Rigby.

Rigby sagte, die Hubble-Instrumente seien nicht in der Lage gewesen, den Staub zu sehen, der diese Galaxien verdeckt. Darüber hinaus ermöglichen die Instrumente von JWST die Untersuchung des physikalischen Aufbaus dieser Galaxien durch Spektroskopie, eine Technik, die Astronomen üblicherweise verwenden, um die chemische Zusammensetzung von Objekten im Weltraum zu bestimmen.

„Wir untersuchen, wo in diesen Linsengalaxien Sterne entstehen, auf eine Weise, die lächerlicherweise mit keinem anderen Teleskop möglich ist“, sagte Rigby.

JWST hat sich bereits als großartiges Werkzeug für Astronomen erwiesen, sagte Rigby, aber seine größten Entdeckungen stehen noch bevor.

„Wir fangen gerade erst an, diese Flut von Papieren zu erhalten, die die Entdeckungen bekannt geben“, sagte sie. JWST wird verwendet, um Planeten in unserem Sonnensystem, die Atmosphären von Planeten in anderen Sonnensystemen, den Tod von Sternen, die Entwicklung von Galaxien und vieles mehr zu untersuchen, sagte Rigby.

Und obwohl das JWST viel leistungsstärker ist als frühere Teleskope, sagt Rigby, dass Astronomen Hubble immer noch verwenden können, um JWST-Beobachtungen zu ergänzen.

„In vielerlei Hinsicht wurde JWST dafür gebaut, Dinge zu tun, die Hubble nicht kann, also spielen sie wirklich gut zusammen“, sagte Rigby. „Der Pitcher und der Captain deines Baseballteams machen unterschiedliche Dinge.“

Rigby sagte, das Teleskop habe genug Treibmittel an Bord, um mehr als 20 Jahre im Weltraum zu halten, so dass es möglich ist, dass es das Minimum seiner geplanten Mission von fünf Jahren überschreitet.

„Ich denke, das nächste Jahr wird noch spannender als dieses Jahr“, sagte Rigby.

Schließlich wird es einige Zeit dauern, die vom James-Webb-Weltraumteleskop gesammelten Daten zu untersuchen und zu sehen, wie sehr sie unser Verständnis der vielen Geheimnisse des Universums verändern könnten.