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Aug 19, 2023

Webb-Teleskop: Wissenschaftler bestaunen die neuen Ansichten des NASA-Webb-Teleskops über den Kosmos

Am Dienstag präsentierte die NASA eine Reihe unvergesslicher Szenen aus dem Universum

Am Dienstag veröffentlichte die NASA eine Reihe unvergesslicher Szenen aus dem Universum, die vom größten jemals gebauten Weltraumobservatorium aufgenommen wurden.

Dennis Overbye, Kenneth Chang und Joshua Sokol

Das Universum entstand vor 13,8 Milliarden Jahren in der Dunkelheit, und selbst nachdem einige hundert Millionen Jahre später die ersten Sterne und Galaxien entstanden, blieben auch diese dunkel. Ihr brillantes Licht, das durch die Zeit und den expandierenden Kosmos gedehnt wurde, verdunkelte sich ins Infrarote und machte sie – und andere Hinweise auf unsere Anfänge – für jedes Auge und jedes Instrument unzugänglich.

Bis jetzt. Am Dienstag bot das James-Webb-Weltraumteleskop, das leistungsstärkste jemals gebaute Weltraumobservatorium, eine spektakuläre Diashow unseres bisher unsichtbaren entstehenden Kosmos. Uralte Galaxien bedecken den Himmel wie Juwelen auf schwarzem Samt. Junge Sterne leuchten tief in Kumuluswolken aus interstellarem Staub hervor. Hinweise auf Wasserdampf in der Atmosphäre eines entfernten Exoplaneten.

Ihre Summe ist sowohl eine neue Vision des Universums als auch eine Sicht auf das Universum, wie es einst neu erschien.

„Das war schon immer da draußen“, sagte Jane Rigby, Astrophysikerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland und Projektwissenschaftlerin für den Betrieb des Teleskops. „Wir mussten einfach ein Teleskop bauen, um zu sehen, was da war.“

Das Webb-Teleskop – der gepriesene Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops der NASA, dessen Bau 30 Jahre und fast 10 Milliarden US-Dollar gedauert hat – ist darauf ausgelegt, Zugang zu diesem Bereich der kosmischen Geschichte zu erhalten, die ersten Sterne und Galaxien zu untersuchen und nach näheren, potenziell bewohnbaren Welten zu suchen. Es handelt sich um eine Zusammenarbeit zwischen der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der Canadian Space Agency.

„Wir suchen nach den ersten Dingen, die aus dem Urknall hervorgehen“, sagte John Mather, leitender Projektwissenschaftler für das Teleskop.

Präsident Biden gab am Montagnachmittag eine Vorschau, als er das vorstellte, was NASA-Beamte und Astronomen als das tiefste Bild bezeichneten, das bisher vom Kosmos aufgenommen wurde, eine Marke, die wahrscheinlich noch vor Ende der Woche überschritten wird, da immer mehr Daten von den Computern der NASA ausspucken.

Das Bild eines entfernten Sternhaufens namens SMACS 0723 zeigte die Anwesenheit noch weiter entfernter Galaxien, die über den Himmel verstreut waren. Das Licht dieser Galaxien, das durch das Gravitationsfeld des Haufens sichtbar gemacht wird, entstand vor mehr als 13 Milliarden Jahren.

In den Weltraum zu blicken bedeutet, in die Vergangenheit zu blicken. Licht bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde oder fast sechs Billionen Kilometern pro Jahr durch das Vakuum des Weltraums. Einen Stern in einer Entfernung von 10 Lichtjahren zu beobachten bedeutet, ihn so zu sehen, wie er vor 10 Jahren existierte, als das Licht seine Oberfläche verließ. Je weiter ein Stern oder eine Galaxie entfernt ist, desto älter ist er und macht jedes Teleskop zu einer Art Zeitmaschine.

Astronomen gehen davon aus, dass die am weitesten entfernten, frühesten Sterne möglicherweise anders sind als die Sterne, die wir heute sehen. Die ersten Sterne bestanden aus reinem Wasserstoff und Helium, die beim Urknall übrig geblieben waren, und konnten weitaus massereicher werden als die Sonne – und dann schnell und heftig in supermassereiche Schwarze Löcher kollabieren, wie sie heute die Zentren der meisten Galaxien bevölkern.

Die neuen Bilder wurden während einer einstündigen Zeremonie im Goddard Space Flight Center vorgestellt, die von Michelle Thaller, der stellvertretenden Direktorin für Wissenschaftskommunikation des Zentrums, moderiert wurde, mit Videostopps rund um die Welt. Ein paar Meilen entfernt, am Space Telescope Science Institute in Baltimore, jubelte und schrie eine überfüllte Menge Astronomen, ooh und aah, als neue Bilder auf dem Bildschirm aufblitzten – ein Beweis dafür, dass ihr Teleskop noch besser funktionierte als erhofft.

Eine Infrarot-Himmelslandschaft zeigte Stephans Quintett, fünf Galaxien, die unwahrscheinlich dicht im Sternbild Pegasus gepackt waren. Vier sind so eng in einen Gravitationstanz verwickelt, dass sie schließlich verschmelzen. Tatsächlich zeigte das Bild ein Staubband, das erhitzt wurde, als zwei der Galaxien Sterne voneinander trennten.

Ein Blick auf den Südringnebel, die Überreste eines explodierten Sterns, enthüllte Hinweise auf komplexe Kohlenstoffmoleküle, die als polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) bekannt sind und in seiner Mitte schweben. Solche Moleküle treiben durch den Weltraum und siedeln sich in Wolken an, aus denen dann neue Sterne, Planeten, Asteroiden entstehen – und alles, was später an Leben entstehen könnte.

„Möglicherweise ist die Bildung von PAKs in diesen Sternen ein sehr wichtiger Teil der Entstehung des Lebens“, sagte Bruce Balick, emeritierter Professor für Astronomie an der University of Washington. „Ich bin sprachlos.“

Das auffälligste Bild war der Carina-Nebel, eine riesige, wirbelnde Staubwolke, die sowohl eine Sternenkinderstube als auch die Heimat einiger der leuchtendsten und explosivsten Sterne der Milchstraße ist. Im Infrarotbereich betrachtet ähnelte der Nebel einer drohenden, erodierten Küstenklippe, die mit Hunderten von Sternen übersät war, die Astronomen noch nie zuvor gesehen hatten.

„Es hat eine Weile gedauert, bis ich herausgefunden habe, was ich auf diesem Bild ausdrücken soll“, sagte Amber Straughn, stellvertretende Projektwissenschaftlerin für das Teleskop, während sie auf eine schroffe Struktur zeigte.

Dr. Straughn fügte hinzu, dass sie nicht umhin könne, über die Ausmaße des Nebels nachzudenken, der voller Sterne mit eigenen Planeten sei.

„Wir Menschen sind wirklich mit dem Universum verbunden“, sagte sie. „Wir sind in dieser Landschaft aus dem gleichen Holz gemacht.“

Von Astronomen und auf Uhrenpartys rund um den Globus herrschte durchweg Erleichterung und Lob.

„Dieses Ereignis hat mich umgehauen“, sagte Alan Dressler, ein Astronom am Carnegie Observatory, der vor 30 Jahren maßgeblich an der Planung des Teleskops beteiligt war. „Ich schätze, ich bin nicht so abgestumpft, wie ich dachte.“

Er fügte hinzu: „Unser Verständnis des Universums wird genauso großartig wachsen wie beim Hubble, und das sagt wirklich etwas aus. Uns steht ein großes Abenteuer bevor.“

Die am Dienstag veröffentlichten Bilder und anderen Daten wurden von einem kleinen Team aus Bildgebungsexperten und Öffentlichkeitsarbeitsspezialisten ausgewählt, da die Bilder die Reichweite und Leistung des neuen Teleskops demonstrieren – und die Öffentlichkeit aus den Socken hauen.

In den nächsten sechs Monaten werden die Ergebnisse der Studien im Rahmen der Early Release Science Programs der NASA folgen. Einige Ergebnisse, darunter Bilder von Galaxien, die noch weiter entfernt sind als die von Herrn Biden am Montag gezeigten, werden später in dieser Woche verfügbar sein. Am Donnerstag werden alle beim Test des Teleskops und seiner Instrumente gesammelten Daten verfügbar sein.

Jetzt, da die Bilder draußen sind, „wird ein Astronom für Aufregung sorgen!“ Garth Illingworth, Forscher an der University of California in Santa Cruz und Initiator des Teleskopprogramms vor vier Jahrzehnten, schrieb in einer E-Mail.

Die Early Release Science Programs, die die Webb-Ära ankurbeln sollen, umfassen Studien zum Sonnensystem, zu Galaxien, zum intergalaktischen Raum, zu massiven Schwarzen Löchern und zur Entwicklung von Sternen.

Jupiter und seine unzähligen faszinierenden Satelliten wie Europa, das Ziel einer bevorstehenden NASA-Mission, werden ein Schwerpunkt sein. Zwei weitere Studien werden Exoplaneten gewidmet sein, darunter das Trappist-1-System, nur 40 Lichtjahre entfernt, wo sieben Planeten einen schwachen Roten Zwergstern umkreisen. Drei dieser Planeten sind erdgroße Felsen, die in der bewohnbaren Zone kreisen, wo an der Oberfläche Wasser existieren könnte.

So wie das Hubble-Weltraumteleskop die Astronomie in den letzten drei Jahrzehnten definiert hat, erwartet die NASA, dass Webb das Feld für eine neue Generation von Forschern definieren wird, die sehnsüchtig auf ihr eigenes Rendezvous mit dem Kosmos warten.

Es war schon lange abzusehen. Was als Weltraumteleskop der nächsten Generation begann, entwickelte sich zu einem Infrarotteleskop, das die Wärme der frühesten Sterne und Galaxien im Universum erfassen kann.

Da sich der Kosmos ausdehnt, rasen diese frühesten Sterne und Galaxien so schnell von der Erde weg, dass sich ihr Licht in längere, rötlichere Wellenlängen verschiebt, ähnlich wie der Ton der Sirene eines Krankenwagens bei der Vorbeifahrt in eine tiefere Tonlage wechselt. Das einst blaue Licht der entferntesten und frühesten Galaxien und Sterne ist heute für das Auge unsichtbare Infrarot-„Wärmestrahlung“. Dies gilt auch für die Strahlung von Kohlenstoff, Ozon und anderen Molekülen, die für Astrobiologen von großem Interesse sind.

Ein früherer Planungsausschuss kam zu dem Schluss, dass das Teleskop einen Durchmesser von mindestens vier Metern (das Hubble-Teleskop hatte einen Durchmesser von nur 2,4 Metern) und eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Infrarotstrahlung haben und eine Milliarde US-Dollar kosten würde. Dem Administrator der NASA, Dan Goldin, gefiel die Idee, aber er befürchtete, dass ein Vier-Meter-Teleskop zu klein sein würde, um die ersten Sterne zu sehen, und erhöhte daher die Größe auf acht Meter.

Bei verdoppelter Größe würde das Teleskop jedoch nicht mehr an Bord einer vorhandenen Rakete passen. Das bedeutete, dass der Spiegel des Teleskops faltbar sein und sich im Weltraum entfalten musste. Die NASA entschied sich schließlich für einen 6,5 Meter breiten Spiegel mit der siebenfachen Lichtsammelleistung des Hubble-Spiegels.

Darüber hinaus müsste das Teleskop auf minus 380 Grad Fahrenheit gekühlt werden, um zu verhindern, dass die eigene Hitze des Teleskops die schwachen Strahlungen entfernter Sterne überschwemmt. (Ein Instrument musste noch kälter sein, minus 447 Grad Fahrenheit, nur wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt.) Dies wurde dadurch erreicht, dass das Teleskop dauerhaft hinter einem Sonnenschirm geparkt wurde.

Aber alle Herausforderungen bei der Entwicklung und dem Bau des Instruments blieben bestehen. 1990 hatte die NASA Hubble mit einem deformierten Spiegel in die Umlaufbahn geschickt; Noch immer von dieser Verlegenheit geplagt, entwarf die Agentur ein langwieriges und teures Testprogramm für das neue Teleskop. Der Preis stieg auf 8 Milliarden US-Dollar, und 2011 hätte der Kongress das Projekt beinahe abgesagt.

„Webb wurde zum perfekten Sturm“, erinnert sich Dr. Dressler. „Je teurer es wurde, desto wichtiger war es, dass es nicht scheiterte, und das machte es noch teurer.“

Bei einem ersten Test war die Sonnenblende gerissen. „Wenn man mit einem 10-Milliarden-Dollar-Teleskop arbeitet, gibt es keine kleinen Probleme“, sagte Thomas Zurbuchen, stellvertretender Administrator für Wissenschaftsmissionen der NASA. „Es ist schwer zu wissen, was fett gedruckt ist und was nicht.“

Laut Bill Ochs, der seit 2011 Projektmanager des Teleskops ist, stellt das Webb-Teleskop die gemeinsame Anstrengung von etwa 20.000 Ingenieuren, Astronomen, Technikern und Bürokraten dar. Es umkreist jetzt die Sonne an einem Punkt namens L2, wo die kombinierten Gravitationsfelder herrschen Sonne und Erde schaffen einen stabilen Ruheplatz. Sein Spiegel besteht aus 18 goldbeschichteten Berylliumsechsecken und erinnert an eine Sonnenblume, die auf der Klinge einer riesigen Schaufel schwimmt – dem Sonnenschutz, der das Teleskop kalt hält und immer von unserem Stern weg zeigt.

Alle Probleme von Webb verschwanden am Weihnachtsmorgen, als ein fehlerfreier Start von Französisch-Guayana aus das Teleskop an Hunderten von „Single Points of Failure“ vorbeiführte und ihm doppelt so viel Manövriertreibstoff wie erwartet und die Möglichkeit einer 20-jährigen Karriere bescherte Wissenschaft. Der Spiegel erwies sich auch bei der Erkennung der kürzesten Lichtwellenlängen als doppelt so gut wie erwartet und erhöhte das Auflösungsvermögen des Teleskops.

Als die Goddard-Zeremonie am Dienstag zu Ende ging, betraten Dr. Zurbuchen und Dr. Mather die Bühne, um dem Team zu gratulieren und es zu loben, das so lange und gut zusammengearbeitet hatte. Dr. Mather sagte, er habe sich nie Sorgen gemacht, dass das Teleskop keinen Erfolg haben würde. „Obwohl ich es vielleicht hätte tun sollen“, fügte er hinzu.

Dr. Zurbuchen schoss zurück: „Ich werde dafür bezahlt, mir Sorgen zu machen.“

Dennis Overbye

Der Hauptspiegel des Webb-Teleskops hat einen Durchmesser von 6,5 Metern, verglichen mit dem des Hubble-Teleskops, der 2,4 Meter beträgt, was Webb etwa siebenmal mehr Lichtsammelvermögen und damit die Möglichkeit gibt, weiter in die Vergangenheit zu blicken.

Ein weiterer entscheidender Unterschied besteht darin, dass Webb mit Kameras und anderen Instrumenten ausgestattet ist, die auf Infrarot- oder „Wärmestrahlung“ reagieren. Durch die Ausdehnung des Universums wird das Licht, das normalerweise in sichtbaren Wellenlängen liegt, zu längeren Infrarotwellenlängen verschoben, die normalerweise für das menschliche Auge unsichtbar sind.

Andererseits befindet sich das Hubble-Teleskop in einer niedrigen Erdumlaufbahn, wo Astronauten kaputte oder abgenutzte Dinge besuchen und reparieren oder neue, leistungsstärkere Instrumente daran installieren könnten. Diese Modifikationen verlängerten seine Lebensdauer über die ursprünglichen Schätzungen hinaus.

Dennis Overbye und Kenneth Chang

Die am Dienstag veröffentlichten Bilder und anderen Daten wurden von einem kleinen Team von Bildgebungsexperten und Öffentlichkeitsarbeitsspezialisten aus einer Liste möglicher Quellen ausgewählt, weil sie die Reichweite und Leistung des Webb-Teleskops demonstrieren und uns aus den Socken hauen konnten.

Aber auch andere wichtige wissenschaftliche Forschungen sind bereits im Gange, und in den kommenden Monaten werden die Ergebnisse einer Gruppe von Programmen, die die NASA „Early Release Science“ nennt, so schnell in Wissenschaftszeitschriften und andere Repositorien gelangen, wie die Astronomen sie schreiben können. Einige der Ergebnisse werden am Donnerstag verfügbar sein, darunter die Daten, die beim Aufbau des Teleskops im Weltraum gesammelt wurden, und Bilder entfernter Galaxien, die noch tiefer liegen als die, die Präsident Biden gestern gezeigt hat.

In den kommenden Tagen „wird es einen Astronomen geben, der den Wahnsinn treibt!“ sagte Garth Illingworth, ein Astronom an der University of California in Santa Cruz und einer der Initiatoren des Teleskops vor fast 40 Jahren.

Etwa 13 Projekte wurden als Early Release Science Programs eingestuft und ausgewählt, um die Webb-Ära anzukurbeln. Sie umfassen fünf Kategorien und umfassen unser Sonnensystem, Galaxien und den intergalaktischen Raum, massive Schwarze Löcher und die Galaxien, in denen sie leben, sowie die Entwicklung von Sternen.

Enthalten ist ein umfassender Blick auf Jupiter, den größten Planeten unseres Sonnensystems, und seine unzähligen und faszinierenden Satelliten wie Europa, das Ziel einer bevorstehenden NASA-Mission. Während einer Pressekonferenz am Montag sagten NASA-Wissenschaftler, dass Webb bereits Jupiter beobachtet und den Riesenplaneten genutzt habe, um zu testen, ob das Teleskop im Vergleich zu viel weiter entfernten Bildern Bilder von etwas machen kann, das extrem hell ist.

Eine weitere Studie wird sich mit Quasaren und den supermassereichen Schwarzen Löchern befassen, von denen angenommen wird, dass sie deren Feuer befeuern.

„Die wissenschaftlichen Ergebnisse werden von nun an bekannt gegeben“, sagte Jane Rigby, die Betriebsprojektwissenschaftlerin des Teleskops.

Zwei dieser hochkarätigen Bemühungen widmen sich Exoplaneten, darunter dem Trappist-1-System, das nur 40 Lichtjahre oder 235 Billionen Meilen entfernt ist. Dort umkreisen sieben Planeten einen schwachen roten Zwergstern. Drei sind erdgroße Felsen, die in der bewohnbaren Zone kreisen, wo an der Oberfläche Wasser existieren könnte.

„Wir müssen einfach abwarten, bis wir die Geschichte enthüllen“, sagte Knicole Colón, stellvertretende Projektwissenschaftlerin für Exoplanetenwissenschaft, als sie mit Webb über die Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten sprach.

Joshua Sokol

Ich fragte Thomas Zurbuchen, den stellvertretenden Administrator der NASA für Wissenschaftsmissionen, ob irgendetwas einen ansonsten feierlichen Tag trübte. „Die größte Sorge, die uns beschäftigt, ist einfach die Mikrometeoritenumgebung“, sagte er und spielte damit auf einen kleinen Weltraumfelsen an, der im Mai den Spiegel des Teleskops beschädigte. Eine mögliche Lösung, die derzeit in Betracht gezogen wird, besteht seiner Ansicht nach darin, das Teleskop „rückwärts“ durch den Weltraum zu fliegen, so dass der einströmende Staub auf die Rückseite des Spiegels trifft und nicht auf die Vorderseite. Er betonte auch, dass ein erfolgreicher Image-Rollout die Erinnerungen an die weniger glamourösen Momente der überbudgetierten Mission nicht verwischt habe. „Die Leute sagten mir: ‚Sobald du die ersten Bilder gesehen hast, wirst du es vergessen‘“, sagte er. „Wir werden es nie vergessen. Wir haben diese Lektionen gelernt.“

Kenneth Chang

Im Jahr 2018 schien das James-Webb-Weltraumteleskop, das angeschlagene Projekt zum Bau eines Instruments, das zu den frühesten Sternen im Universum zurückblicken könnte, aus den Fugen zu geraten. Wieder.

Zu diesem Zeitpunkt wurde Gregory Robinson gebeten, die Leitung des Webb-Programms zu übernehmen.

Zu dieser Zeit war Herr Robinson stellvertretender stellvertretender Administrator für Programme bei der NASA und damit für die Bewertung der Leistung von mehr als 100 wissenschaftlichen Missionen verantwortlich.

Er sagte nein. „Ich habe meinen Job damals genossen“, erinnert sich Herr Robinson.

Schließlich gab Mr. Robinson nach. Im März 2018 übernahm er die Aufgabe, das Teleskop wieder auf Kurs und ins All zu bringen.

„Er hat mir beide Arme verdreht, um Webb zu übernehmen“, sagte Mr. Robinson.

Sein Weg zu dieser Rolle schien unwahrscheinlich.

Bei der NASA ist Herr Robinson, 62, eine Seltenheit: ein Schwarzer unter den Topmanagern der Agentur.

„Sicherlich ist es eine Inspiration für die Leute, mich in dieser Rolle zu sehen“, sagte er, „und es ist auch eine Anerkennung dafür, dass sie auch dabei sein können.“

Als Herr Robinson die Leitung des Programms übernahm, sei Webbs Zeitplaneffizienz – ein Maß für das Arbeitstempo im Vergleich zu dem, was geplant war – um etwa 55 Prozent gesunken, sagte Thomas Zurbuchen, stellvertretender Wissenschaftsadministrator der NASA. Dies war zum großen Teil das Ergebnis vermeidbarer menschlicher Fehler.

Dr. Zurbuchen sagte, das Webb-Team sei voller kluger, kompetenter Leute gewesen, die vorsichtig geworden seien, Kritik zu äußern. Er lobte Mr. Robinson für die Wende. Innerhalb weniger Monate stieg die Effizienz auf bis zu 95 Prozent, die Kommunikation war besser und die Manager waren eher bereit, potenzielle schlechte Nachrichten zu teilen.

„Man brauchte jemanden, der das Vertrauen des Teams gewinnen konnte, und wir mussten herausfinden, was mit dem Team nicht stimmte“, sagte Dr. Zurbuchen. „Die Geschwindigkeit, mit der er das Ding umdrehte, war einfach erstaunlich.“

Noah Pisner

Um die Beobachtungsleistung des James-Webb-Weltraumteleskops zu verstehen und zu verstehen, wie es Astronomen bei ihrer Forschung unterstützen wird, probieren Sie diese beiden Augmented-Reality-Erlebnisse in Ihrem eigenen Raum mit einem Smartphone aus, das bei Instagram angemeldet ist.

Die erste zeigt Ihnen anhand einer 3D-Karte des beobachtbaren Universums, wo in Raum und Zeit der Webb aussehen wird. Es zeichnet einige der frühen Ziele der Raumsonde auf, darunter potenziell erdähnliche Exoplaneten und die frühesten bekannten Galaxien. Probieren Sie es hier auf Instagram aus.

Das zweite Augmented-Reality-Erlebnis zeigt, wie der Webb durch die Kraft der Gravitationslinse einen visuellen Schub erhält.

Platzieren Sie ein virtuelles Schwarzes Loch in Ihrem Raum und beobachten Sie, wie es sich wie eine Lupe auf Ihre Umgebung verhält. Dieselbe Technik wird Astronomen bei der Erforschung des frühen Universums helfen. Probieren Sie es hier auf Instagram aus.

Kenneth Chang

Die Pressekonferenz geht zu Ende.

Joshua Sokol

Am Dienstagmorgen wurde neben anderen neuen Beobachtungen des James Webb-Weltraumteleskops eine neue Ansicht des Carinanebels veröffentlicht. Aber es gab ein früheres Debüt an einem anderen Dienstagmorgen – diesem im Juni, als sich ein kleines Team mit Kaffeetassen in der Hand zu einem der vielen Morgentreffen versammelte, um das zu empfangen, zu verarbeiten und für den öffentlichen Konsum neu zu verpacken, was die neuesten und größten Augen der Menschheit sehen konnten – nachdem die Teammitglieder zunächst Geheimhaltungsvereinbarungen unterzeichnet hatten, um sicherzustellen, dass es nicht zu frühzeitigen Lecks kommt.

Die Aufgabe dieser Gruppe war eine Mischung aus spontaner Wissenschaft, öffentlicher Kommunikation und Markenmanagement: Alle umhauen, den politischen Entscheidungsträgern zeigen, wofür all diese Mittel gesorgt haben, und dem Rest der wissenschaftlichen Welt versichern, dass ja, einige der besten des Universums Schwer fassbare Geheimnisse könnten endlich in Reichweite sein.

Der noch funktionierende Vorgänger des neuen Teleskops, Hubble, hatte dies unterstrichen. Hubbles erste Bilder machten deutlich, dass sein Spiegel fehlerhaft war. Doch nach erfolgreichen Reparaturen erstellten Wissenschaftler, die an Hubble arbeiteten, atemberaubende, protovirale Fotos von Galaxien und Nebeln wie den „Säulen der Schöpfung“, die unzählige Karrieren in der Wissenschaft inspirierten. (Meins beinhaltete: Bevor ich Wissenschaftsjournalist wurde, war ich zwei Jahre lang als Datenanalyst für Hubble tätig, das ebenfalls vom Space Telescope Science Institute betrieben wird.)

Aber James Webb ist ein ganz anderes Tier, so einzigartig und in seinen Fähigkeiten so weit fortgeschritten, dass selbst erfahrene Astronomen kaum eine Ahnung hatten, was sie von den Bildern erwarten sollten, die es liefern würde. Ein Großteil davon ist darauf zurückzuführen, dass der Webb im Infrarot-Wellenlängenbereich arbeitet.

Dieses Zeug einfach nur zur Schau zu stellen, würde eine eigene Farbpalette und einen bestimmten Stil erfordern. Die NASA wollte innerhalb von sechs Wochen nach Inbetriebnahme des Teleskops mit der Veröffentlichung der ersten Bilder beginnen. Und obwohl es seine Vorteile hätte, wochenlang in die Abgründe des kosmischen Erhabenen zu starren, könnte sich die Stille rund um das Projekt auch als einsam erweisen.

Anfang Juni beispielsweise war Klaus Pontoppidan, der Astronom, der dieses Frühveröffentlichungsteam leitete, der erste Mensch, der die vollständige „Deep Field“-Ansicht des neuen Teleskops herunterlud.

„Ich saß da, starrte es zwei Stunden lang an und wollte es dann unbedingt mit jemandem teilen“, sagte er. „Aber ich konnte nicht.“

Im Jahr 2016 trat ein Ausschuss zusammen, um mit der Auswahl der allerersten Demo-Ziele von Webb zu beginnen. Letztendlich wurden in diesem Prozess rund 70 mögliche Ziele nominiert.

Nachdem das Teleskop diesen Winter seinen Betrieb aufgenommen hatte, reduzierten sie diese Liste auf Himmelsregionen, auf die es innerhalb der sechswöchigen Frist zeigen konnte – plus einige, die in Reserve gehalten wurden, um sie in den nächsten Monaten herauszuarbeiten.

Und dann, endlich, endlich, sickerten Anfang Juni die ersten Ergebnisse durch den Engpass von Dr. Pontppidans Computer ein. Von dort aus kombinierte das Team Rohbilder digital zu tieferen, ausgefeilteren Belichtungen und übergab sie dann zur Farbwiedergabe an Bildprozessoren.

„Ich fühlte mich einfach überwältigt“, sagte Joe Depasquale, der leitende Bildbearbeiter des Projekts, und beschrieb, wie es sich angefühlt hatte, zu sehen, wie eine Szene eines anderen Sternentstehungsnebels zusammenkam – etwas mit einem eher Carvaggio-artigen, hellen Licht -Shadow-Effekt, der in den ersten Veröffentlichungen nicht enthalten war. „Das wird die Leute umhauen“, sagte er. (Bestätigt.)

Wird irgendetwas so hart landen wie die Apollo-Schüsse? Oder die Hubble-Bilder, die an die Wände des naturwissenschaftlichen Klassenzimmers geklebt und von allen nachgeahmt wurden, von Terrence Malick bis zu den „Thor“-Filmen? Wir werden sehen. Aber zumindest im Moment ist der Hahn geöffnet und das Universum strömt herein.

Aufgrund eines Bearbeitungsfehlers wurde in einer früheren Version dieses Artikels der Nachname eines Webb-Teleskop-Bildprozessors falsch geschrieben. Er ist Joe Depasquale, nicht Despaquale.

Wie wir mit Korrekturen umgehen

Kenneth Chang

Die NASA-Sprecherin sagte, dass die Historiker der Agentur die Geschichte von James Webb, dem zweiten Administrator der NASA, weiter untersuchen. Ihm wird der Erfolg der Apollo-Mondlandungen zugeschrieben, es wurden jedoch Fragen zu seiner Beteiligung an Aktionen gegen Schwule und Lesben im Außenministerium und bei der NASA während seiner Karriere aufgeworfen, zusammen mit nachdrücklichen Forderungen nach einer Umbenennung des Teleskops.

Michael Roston

Dr. Rigby über den Carina-Nebel: „Das war schon immer da draußen. Das Universum war schon da draußen, wir mussten nur ein Teleskop bauen, um zu sehen, was da war. Ich habe ein sehr ähnliches Gefühl, wenn es vielleicht Menschen in einer kaputten Welt zurechtkommt.“ etwas richtig zu machen und etwas von der Majestät zu sehen, die da draußen ist.

Kenneth Chang

Knicole Colón, stellvertretende Projektwissenschaftlerin für Exoplanetenwissenschaft, spricht darüber, dass der Webb messen kann, was sich in der Atmosphäre entfernter Planeten befindet und ob sie mögliche Lebenszeichen erkennen können. „Wir müssen einfach abwarten, bis die Wissenschaft die Geschichte enthüllt“, sagte sie.

Kenneth Chang

Dr. Straughn sagte, als er den Blick auf den Carina-Nebel und andere Bilder beschrieb: „Ich denke, wir alle sind in gewisser Weise überwältigt.“ René Doyon von der Universität Montreal fügte hinzu, dass das Bild wie ein Kunstwerk sei und er es nicht nur als Wissenschaftler betrachte.

Kenneth Chang

Das wiederkehrende Thema ist, dass das Webb besser funktioniert als versprochen und dass das, was die Wissenschaftler sehen, erstaunlicher ist, als sie es sich vorgestellt haben.

Kenneth Chang

Dr. Rigby sagte, der Webb habe bereits Bilder von Jupiter gemacht und getestet, ob er Bilder von etwas machen könne, das im Vergleich zu viel weiter entfernten Bildern extrem hell sei. Amber Straughn, stellvertretende Projektwissenschaftlerin bei Webb, fügte hinzu, dass die Bilder des größten Planeten des Sonnensystems „wunderschön“ seien!

Kenneth Chang

Die vollständige Veröffentlichung der Daten, die Webb während der Inbetriebnahmephase erfasst hat, wird am Donnerstag öffentlich zugänglich gemacht.

Mark A. Stein

Marcia J. Rieke, 70, ist Forschungsgruppenleiterin für die Nahinfrarotkamera (NIRCam) und Professorin an der University of Arizona. Diese Fragen beantwortete sie in einem im März veröffentlichten Interview.

Als Hauptforscher waren Sie für die Entwicklung und den Bau der NIRCam verantwortlich, und jetzt ist es Ihre Aufgabe, dafür zu sorgen, dass sie fast eine Million Meilen von der Erde entfernt funktioniert. Wie nervenaufreibend ist das?

Für ein Instrument wie NIRCam verantwortlich zu sein, ist wie eine wiederholte Achterbahnfahrt. Der Höhepunkt ist, wenn man die Freude verspürt, zu sehen, wie die Dinge so funktionieren, wie man es sich erhofft hat. Besonders am Anfang gibt es einen Tiefpunkt, wenn etwas kaputt geht und das Design geändert werden muss. Und dann ist da noch das Warten auf die nächste Fahrt, etwa den Start. Die höchsten Punkte werden natürlich erreicht, wenn fantastische Daten gesammelt werden, großartige Aufsätze über die Entdeckungen geschrieben werden und die jüngeren Leute im Team tolle Jobs bekommen.

NIRCam hat das Potenzial, Licht einzufangen, das kurz nach dem Urknall vor fast 14 Milliarden Jahren emittiert wurde und erst jetzt unsere Galaxie erreicht. Du hast jetzthabe einige Bilder gesehen . Wie hat es sich angefühlt?

Wir haben die ersten Bilder bekommen und sind super glücklich. Das gesamte Webb-Team ist begeistert, wie gut die ersten Schritte der Bildaufnahme und Ausrichtung des Teleskops voranschreiten.

Glauben Sie, dass Frauen eine andere Wahrnehmung in die Astronomie einbringen?

Ich habe im Laufe der Jahre gespürt, dass unterschiedliche Menschen zu Schlussfolgerungen kommen, indem sie unterschiedliche Wege gehen, und das ist einer der Gründe, warum es gut ist, Vielfalt zu haben.

Welcher Rat war in Ihrer Karriere am hilfreichsten?

Die Menschen müssen etwas tun, was sie gerne tun. Finden Sie Ihre Leidenschaft und gehen Sie dieser nach.

Irgendetwas anderes?

Im wissenschaftlichen Bereich ist die Konkurrenz derzeit wirklich hart, wenn man sich für eine Zeit an einem Teleskop bewirbt oder einen Antrag für eine Finanzierung schreibt. Ich versuche junge Leute zu ermutigen, nicht aufzugeben. Weiter versuchen; Du wirst dahin kommen.

Kenneth Chang

Das detailliertere Programm wissenschaftlicher Beobachtungen für das erste Jahr von Webb habe bereits begonnen, sagten die Manager des Teleskops.

Kenneth Chang

Die Wissenschaftler in der Pressekonferenz versuchen einzufangen, wie revolutionär die Webb-Bilder sind. Jane Rigby, die Projektwissenschaftlerin für den Webb-Betrieb, sagte: „Ich persönlich musste ganz schrecklich weinen“, als sie einige der ersten Daten sah und feststellte, wie gut das Teleskop funktionierte.

Kenneth Chang

Während der Pressekonferenz gaben Webb-Wissenschaftler zu, dass der Vorgänger des neuen Teleskops, das Hubble, weiter entfernte Galaxien entdeckt hat als das, was im „Deep Field“ von Webb entdeckt wurde, das am Montag im Weißen Haus enthüllt wurde. Aber für den ersten Versuch ist es trotzdem erstaunlich.

Michael Roston

Die NASA veranstaltet in wenigen Minuten eine Live-Frage-und-Antwort-Runde, bei der Mitglieder der Nachrichtenmedien einer Reihe von Experten Fragen stellen werden. Sie können es im oben eingebetteten Videoplayer ansehen.

Carl Zimmer

Dieser Monat markiert ein neues Kapitel in der Suche nach außerirdischem Leben, wenn das leistungsstärkste jemals gebaute Weltraumteleskop damit beginnen wird, Planeten auszuspionieren, die andere Sterne umkreisen. Astronomen hoffen, dass das James-Webb-Weltraumteleskop Aufschluss darüber geben wird, ob einige dieser Planeten Atmosphären beherbergen, die Leben ermöglichen könnten.

Die Identifizierung einer Atmosphäre in einem anderen Sonnensystem wäre schon bemerkenswert. Es besteht jedoch sogar eine – wenn auch geringe – Chance, dass eine dieser Atmosphären eine sogenannte Biosignatur liefert: ein Signal des Lebens selbst.

„Ich denke, wir werden in der Lage sein, Planeten zu finden, die wir für interessant halten – wissen Sie, gute Möglichkeiten für Leben“, sagte Megan Mansfield, Astronomin an der University of Arizona. „Aber wir werden das Leben nicht unbedingt sofort erkennen können.“

Die relativ geringe Größe dieser Exoplaneten machte ihre Untersuchung bislang äußerst schwierig. Das James Webb-Weltraumteleskop wird das ändern und als Vergrößerungsglas dienen, das es Astronomen ermöglicht, diese Welten genauer zu betrachten.

Das Weltraumteleskop „ist das erste große Weltraumobservatorium, das die Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten in seinem Design berücksichtigt“, sagte Dr. Mansfield.

Mehrere Astronomenteams planen, die sieben Planeten zu untersuchen, die einen Stern namens Trappist-1 umkreisen. Frühere Beobachtungen deuten darauf hin, dass drei der Planeten in der bewohnbaren Zone liegen.

Es ist möglich, dass Dr. Mansfield und ihre Kollegen am Ende dieser Bemühungen eine Atmosphäre um einen Trappisten-1-Planeten entdecken werden. Aber dieses Ergebnis allein wird die Natur der Atmosphäre nicht offenbaren. Es könnte reich an Stickstoff und Sauerstoff sein, wie auf der Erde, oder eher dem giftigen Eintopf aus Kohlendioxid und Schwefelsäure auf der Venus ähneln. Oder es könnte eine Mischung sein, die Wissenschaftler noch nie zuvor gesehen haben.

„Wir haben keine Ahnung, woraus diese Atmosphären bestehen“, sagte Alexander Rathcke, Astronom an der Technischen Universität Dänemark. „Wir haben Ideen, Simulationen und all diese Dinge, aber wir haben wirklich keine Ahnung. Wir müssen hingehen und nachsehen.“

Michael Roston

Bei einigen dieser Bilder muss man unbedingt das Vorher und Nachher sehen, um zu verstehen, wie sehr der Webb die Fähigkeit der Astronomen, einen Blick in das frühe Universum zu werfen, verbessert. Die Europäische Weltraumorganisation teilte dieses Beispiel mit und verglich Hubbles und Webbs Sicht auf das „Deep Field“, das am Montag erstmals gezeigt wurde.

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Joshua Sokol

Vor dem Space Telescope Science Institute prostet Frau Mikulski auf eine Schar von Wissenschaftlern mit Champagnergläsern. „Das ist ein 30-jähriger Erfolg, der über Nacht 30 Milliarden US-Dollar einbringt“, scherzt sie. Aber es ist auch eine Arbeit, die sich lohnt und die gut gemacht wird, sagt sie. „Ich bin so stolz auf dich, und dein Land ist stolz auf dich.“

Die New York Times

Am Dienstagmorgen veröffentlichte die NASA eine Reihe von Bildern, die die Fähigkeiten des James Webb-Weltraumteleskops zeigten, des größten und leistungsstärksten Weltraumobservatoriums, das jemals gebaut wurde.

Bei einer Veranstaltung im Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, teilten Beamte und Experten Szenen, die das Teleskop während seiner frühen Arbeit in diesem Frühjahr aufgenommen hatte, darunter einen explodierten Stern, eine Sternkinderstube und einen außerirdischen Planeten. Bei einer Parallelveranstaltung am Space Telescope Science Institute in Baltimore konnten sich Mitarbeiter, die das Teleskop und seine Wissenschaft verwalten, zum ersten Mal zurücklehnen und die Ergebnisse ihrer harten Arbeit sehen.

Die vier am Montag enthüllten Bilder waren:

der Carinanebel;

ein galaktischer Haufen, Stephans Quintett;

atmosphärische Messwerte von WASP-96b, einem Planeten, der einen fernen Stern umkreist;

der Südliche Ringnebel.

Am Montag enthüllten Präsident Biden und die NASA ein „Deep Field“-Bild von Galaxien aus einer Zeit, die viel näher am Anfang des Universums liegt.

Um 12:30 Uhr Eastern Time führte die NASA eine Live-Frage und Antwort mit Experten für Mitglieder der Nachrichtenmedien durch. Während der Übertragung diskutierten die Wissenschaftler über die zahlreichen Überraschungen, die sie bisher in den bereits der Öffentlichkeit zugänglich gemachten Daten und Bildern entdeckten, und hoben einige der Ziele hervor, die in Zukunft untersucht werden.

Wenn Sie etwas mehr darüber erfahren möchten, wie das Webb-Teleskop die wissenschaftliche Forschung vorantreibt, schauen Sie sich diese Erklärung an.

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Kenneth Chang

Das Webb-Weltraumteleskop wurde mit einigen der fortschrittlichsten wissenschaftlichen Instrumente gebaut, die jemals über die Erdumlaufbahn hinausgeschickt wurden. Astronomen glauben, dass die Raumsonde ihnen helfen wird, mehr über Schwarze Löcher zu verstehen, wie Sterne entstehen und sterben und was sich in der Atmosphäre von Planeten befindet, die andere Sterne umkreisen. Vielleicht gibt es uns sogar einen Einblick in eine Ära kurz vor dem Urknall.

Erinnern Sie sich an die Lichtgeschwindigkeit? Eine konstante Geschwindigkeit von mehr als 186.000 Meilen pro Sekunde oder fast sechs Billionen Meilen pro Jahr durch das Vakuum des Weltraums.

Das macht ein Lichtjahr – die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt – zu einem praktischen Maßstab für kosmische Entfernungen.

Es erklärt auch, warum der Blick ins Universum ein Blick in die Vergangenheit ist.

Wenn ein Stern 10 Lichtjahre entfernt ist, bedeutet das, dass sein Licht 10 Jahre gebraucht hat, um uns zu erreichen: Wir beobachten den Stern so, wie er vor 10 Jahren existierte. (Das Licht der Sonne braucht acht Minuten, um uns auf der Erde zu erreichen.)

Bei den am weitesten entfernten Objekten, die das Webb entdecken kann, haben diese Lichtteilchen etwa 13 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt und sind dabei 13 Milliarden Jahre lang durch den Weltraum gereist. Das Licht im Webb-„Deep Field“-Bild, das am Montag veröffentlicht wurde, ist eine Momentaufnahme eines Teils des Universums, als es weniger als eine Milliarde Jahre alt war.

Wann leuchteten die ersten Sterne auf? Wann verschmolzen die ersten Galaxien aus Gaswolken? Wie unterschiedlich waren die ersten Sterne und Galaxien von denen, die heute das Universum füllen?

Niemand weiß es wirklich. Es ist ein fehlendes Kapitel in der Geschichte des Universums. Wir wissen, dass das Universum in einem Augenblick nach dem Urknall entstand. Diese Explosion hinterließ ein Hintergrundzischen aus Mikrowellenrauschen, das 1964 entdeckt wurde und in den Jahrzehnten seitdem eingehend untersucht wurde. Das Universum kühlte ab, die Materie begann zu verklumpen und die ersten Sterne entstanden vermutlich etwa 100 Millionen Jahre nach dem Urknall.

Die frühen Sterne müssen anders gewesen sein, denn beim Urknall entstanden nur Wasserstoff und Helium mit einem Hauch Lithium und Beryllium. Keines der schwereren Elemente – Kohlenstoff, Silizium, Eisen und der Rest des Periodensystems – existierte. Einige Astrophysiker glauben, dass viele der ersten Sterne ohne schwerere Elemente riesig waren, hell brannten und jung in Supernova-Explosionen starben, um Materialien zu zerstreuen, aus denen später Planeten und schließlich Lebewesen wie wir entstehen könnten.

Das Webb ist das erste Teleskop, das in der Lage sein könnte, diese frühen Sterne zu entdecken und zu analysieren.

Die beiden Hauptunterschiede zwischen Webb und Hubble sind die Größe ihrer Spiegel – größere Spiegel sammeln mehr Licht – und die Wellenlängen des Lichts, das sie beobachten. Hubble konzentrierte sich auf sichtbare und ultraviolette Wellenlängen und bot beispiellose neue Einblicke in weite Teile des Universums.

Aber für das frühe Universum wird der Infrarotteil des Spektrums entscheidend. Das liegt am Doppler-Effekt. Wenn ein Polizeiauto vorbeirast, ist die Tonhöhe der Sirene höher, wenn sich das Auto nähert, und sinkt niedriger, wenn es davonrast. Im Wesentlichen passiert das Gleiche mit Licht. Objekte, die mit hoher Geschwindigkeit auf uns zukommen, erscheinen blauer, und entfernte Objekte werden rötlicher, da sich die Rückzugsbewegung über die Wellenlängen des Lichtteilchens hinaus erstreckt. Bei den am weitesten entfernten Objekten, wie den frühen Sternen und Galaxien, wurde ein Großteil des Lichts bis ins Infrarote verschoben.

Infrarotbeobachtungen sind mit Teleskopen auf der Erde praktisch unmöglich. Die Atmosphäre blockiert diese Wellenlängen.

Auch Infrarotbeobachtungen können durch Wärmestrahlung leicht verfälscht werden. Aus diesem Grund wurde Webb eine Million Meilen von der Erde entfernt platziert und von einem riesigen Sonnenschild beschattet. Eines der Instrumente, das Mid-Infrared Instrument (MIRI), muss auf minus 447 Grad Fahrenheit gekühlt werden, um ordnungsgemäß zu funktionieren.

Joshua Sokol

Während die parallele Präsentation im Space Telescope Science Institute zu Ende geht, erwartet das Publikum hier ein „Leckerbissen“, das erst heute Nachmittag veröffentlicht wird: eine Montage, die durch die neuen Bilder schwenkt und zoomt, begleitet von Musik von Brian May, dem Gitarristen für „Queen“, spielt.

Michael Roston

Die Hauptveranstaltung ist vorbei. Aber ab etwa einer Stunde werden wir von der NASA Updates über die Mission erhalten, vielleicht mit einigen Hinweisen darauf, was wir im kommenden Jahr vom James Webb-Weltraumteleskop erwarten können.

Joshua Sokol

Dr. Amaya Moro-Martin beendet ihren Vortrag über die Carina-Landschaft, indem sie ein seltsames, geschwungenes Merkmal hervorhebt. „Wie immer gibt es Raum für das Unerwartete. Wir haben keine Ahnung, was das ist.“

Dennis Overbye

Herr Nelson zitiert den Astronomen Carl Sagan in seinen Bemerkungen über die Leistungen des Webb und was er sonst noch finden könnte. „Irgendwo wartet etwas Unglaubliches“

Dennis Overbye

Der Carinanebel ist eine turbulente Wolke aus Gas und Staub, etwa 7.600 Lichtjahre von hier entfernt, ein Geburtsort und Friedhof für einige der heißesten und massereichsten Sterne der Milchstraße.

Der Nebel beherbergt einige der leuchtendsten und potenziell explosivsten Sterne der Galaxie. Zu ihnen gehört insbesondere Eta Carinae, ein Doppelsternsystem, dessen stürmisches Hauptmitglied die Masse von 200 Sonnen hat und fünf Millionen Mal so hell ist wie der Stern, der Ihren Tageshimmel füllt. Im Laufe der Jahre hat der Primärstern regelmäßig Eruptionen ausgelöst, da er alterte und bebte. Mindestens 20 Sonnenmassen an Gas und Staub wurden in den Nebel geschleudert, wodurch Eta Carinae selbst und die anderen Bewohner des Nebels verdeckt wurden.

Infrarotstrahlung kann Staub durchdringen, daher hoffen Astronomen, mehr über die Sterne herauszufinden, die in dem aufgewühlten Nebel entstehen, und über Eta Carinae selbst, das in diesen Tagen oder Jahrhunderten auf dem Weg zu sein scheint, als Supernova zu explodieren.

„Es hat eine Weile gedauert, bis ich herausgefunden habe, was ich auf diesem Bild ausdrücken sollte“, sagte Amber Straughn, stellvertretende Projektwissenschaftlerin für das Teleskop.

Dr. Straughn fügte hinzu, dass sie nicht umhin könne, über die Größenordnung in Webbs Bild des Nebels nachzudenken, der voller einzelner Sterne mit eigenen Planeten sei.

„Wir Menschen sind wirklich mit dem Universum verbunden“, sagte sie. „Wir sind in dieser Landschaft aus dem gleichen Holz gemacht.“

Joshua Sokol

Dr. Amaya Moro-Martins erste Folie verschwendet keine Zeit und zeigt das neue Bild des Carina-Nebels, was die Menge in Gelächter und dann in Applaus auslöst. „Es ist eine große Ehre, Ihr Führer zu sein, während wir durch diese kosmischen Klippen schlendern“, sagt sie.

Dennis Overbye

John Mather, leitender Projektwissenschaftler für Webb, betrat die Bühne, um über den Aufwand zu sprechen, der nötig war, um das Teleskop zum Laufen zu bringen. „Ich habe mir keine Sorgen gemacht, aber vielleicht hätte ich es tun sollen.“

Joshua Sokol

Eine schöne Eigenschaft, Teil eines Publikums von Astronomen zu sein, ist, dass man anhand ihrer Oohs und Aahs überprüfen kann, was tatsächlich bahnbrechend ist – in diesem Fall die mittlere Infrarotansicht dieser galaktischen Szene, die alles beleuchtet, einschließlich schweifartiger Streifen von Sternen und staubige, leuchtende Wolken lösten eine große Reaktion aus.

Kenneth Chang

Stephans Quintett ist ein Ausschnitt des Nachthimmels, der unwirklich aussieht – fünf Galaxien, die sich fast zu berühren scheinen. Im Jahr 1877 entdeckte Édouard Stephan, ein Astronom am Observatorium von Marseille in Frankreich, die Gruppe als Erster im Sternbild Pegasus.

Die visuelle Gegenüberstellung ist teilweise eine Illusion. Eine der Galaxien, NGC 7320, ist tatsächlich viel näher an uns, etwa 40 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, liegt aber auf der Sichtlinie mit den anderen. Die anderen vier Galaxien sind jedoch alle etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt und gehören zu dem, was Astronomen eine kompakte Galaxiengruppe nennen.

„Sie sind in eine enge Wechselwirkung verwickelt, eine Art kosmischer Tanz, der von der Gravitationskraft angetrieben wird“, sagte Giovanna Giardino, Astronomin bei der Europäischen Weltraumorganisation.

Das Webb-Bild bietet einen klareren Blick auf die Schweife und Schleifen von Gas und Sternen in den vier entfernten Galaxien sowie auf helle Emissionen von Röntgenstrahlen aus diffusem heißem Gas. „Es zeigt wirklich die Art der Wechselwirkung, die die Entwicklung von Galaxien vorantreibt“, sagte Dr. Giardino.

Astronomen arbeiten immer noch daran, zu verstehen, wie mehrere Galaxien so nahe beieinander landen können.

Zwei der Galaxien verschmelzen gerade und die Infrarotbilder zeigen „Gas und Staub, die bei der Kollision zwischen diesen Galaxien erhitzt werden“, sagte Mark McCaughrean, leitender Berater für Wissenschaft und Exploration bei der Europäischen Weltraumorganisation. „Und das ist ein Ort, an dem heute neue Stars geboren werden.“

Eine Variation des Bildes, die das Licht im mittleren Infrarot ohne die kürzeren Wellenlängen im nahen Infrarot zeigte, zeigte hauptsächlich Gas und Staub. In einer der Galaxien gibt es einen besonders hellen Fleck, der aus superheißem Material entsteht, wenn es in ein gigantisches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie fällt. Die Leuchtkraft der Gase ist 40 Milliarden Mal so groß wie die unserer Sonne.

„Es ist wirklich sehr, sehr hell“, sagte Dr. Giardino.

Joshua Sokol

Laut Dr. David Law waren fast 1.000 Einzelbilder und 150 Megapixel erforderlich, um eine Gruppe von fünf interagierenden Galaxien namens Stephans Quintett angemessen einzufangen. Als er hineinzoomt, sieht er die beiden Galaxien unten rechts, wie sie Sterne und Gas voneinander losreißen. „Selbst wenn Galaxien zerstört werden, zeigt Webb die Geburt neuer Sterne.“

Joshua Sokol

Webbs Blick auf den Südlichen Ringnebel, aufgenommen im mittleren Infrarotbereich, fügt neue Falten in einen Kreislauf aus Tod und Wiedergeburt ein, der mit allem verbunden ist, einschließlich mysteriöser Kohlenstoffmoleküle, die den interstellaren Raum durchdringen, und dem letztendlichen Schicksal unseres eigenen Sonnensystems.

Die Szene in diesem Bild begann, als ein Stern erbebte und starb und seine eigene Atmosphäre wie eine expandierende Seifenblase in den Weltraum schoss. Der einzige Teil des Sterns, der zurückblieb, war ein glühend heißer Kern, der als Weißer Zwerg bekannt ist, in der Bildmitte.

Die meisten Sterne im Universum, einschließlich unserer Sonne, werden ihr Leben in Nebeln wie diesem beenden. Diese bunte Gaswolke wird sich schließlich ausdehnen und in den Raum zwischen den Sternen verschwinden. Aber die Infrarotansicht des Webb-Teleskops zeigt Licht, das von einer Reihe komplexer Kohlenstoffmoleküle emittiert wird, die aus demselben Prozess entstehen: polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe oder PAKs.

Dieselben Kohlenstoffmoleküle treiben durch den Weltraum und setzen sich in Wolken ab, die dann neue Sterne, Planeten, Asteroiden und alles Leben hervorbringen, das später entstehen könnte. „Möglicherweise ist die Bildung von PAKs in diesen Sternen ein sehr wichtiger Teil der Entstehung des Lebens“, sagte Bruce Balick, emeritierter Professor für Astronomie an der University of Washington.

Im Vergleich zu früheren Studien des Südlichen Ringnebels mit dem Hubble-Weltraumteleskop zeigt das neue Bild mehr von seinen Randgebieten: das erste Material, das vom Stern ausgeschleudert wurde, um sich auszubreiten. Es zeigt auch leuchtende Kohlenstoffkörner und eine bessere Sicht auf einen Begleitstern, der sich in der Mitte des Nebels zusammenballt.

„Ich bin sprachlos“, sagte Dr. Balick, nachdem er das neue Bild zum ersten Mal gesehen hatte.

Genau wie Hubble es in den frühen 1990er Jahren tat, als die ersten Bilder eintrafen, erwartet Dr. Balick, dass Webb einen eigenen transformativen Effekt auf unser Verständnis von Sternentstehungsnebeln haben wird.

„Uns allen wurde klar, dass wir den Großteil der Arbeit, die wir bereits erledigt hatten, einfach in Stücke reißen und von vorne beginnen konnten“, sagte er.

Joshua Sokol

„Ich bin überglücklich, dies mit Ihnen zu teilen“, sagt Dr. Nestor Espinoza und beschreibt das neue Spektrum des Gasriesen-Exoplaneten WASP-96b. Die versammelten Astronomen schnappten nach Luft und applaudierten, als er ein Diagramm zeigte, wie es vor seinem Stern vorbeizog.

Joshua Sokol

Abgesehen von atemberaubenden Weltraumbildern wird der Großteil der tiefgreifendsten wissenschaftlichen Arbeit des James-Webb-Weltraumteleskops – die Frage „Woher kommen wir?“ und „Sind wir allein?“ wahrscheinlich aus kleinen Kringeln in den Grafiken eines Planeten bestehen, der einen entfernten Planeten umkreist Stern.

Viele Astronomen wollen herausfinden, welche Moleküle durch die Atmosphäre von Planeten um andere Sterne wirbeln und schweben. Aber sie stehen vor mindestens zwei großen Hürden. Erstens stellt der Versuch einer solchen Messung selbst die beste zeitgenössische Technologie auf eine harte Probe. Und zweitens scheinen viele der Planeten, die wir bisher zu untersuchen versucht haben, von Wolkenschichten bedeckt zu sein, die unseren Blick blockieren.

Erleben Sie Webbs Blick auf WASP-96b, einen Gasriesenplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern 1.120 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreist. Seine Masse ist größer als die des Saturn, aber nur etwa halb so groß wie die des Jupiter. Glücklicherweise, aus welchem ​​Grund auch immer, haben bodengestützte Beobachtungen im Jahr 2018 bewiesen, dass dieser spezielle Planet einen klaren Himmel hat, ein Segen für Astronomen, die einen Blick darauf werfen möchten.

Die neuen Webb-Messungen zeigen auch Hinweise auf Wasserdampf, Dunst und einige bisher unbekannte Wolken.

„Das ist großartig zu sehen“, sagte Jonathan Fortney, Astronom an der University of California in Santa Cruz. Er fügte hinzu, dass die Spuren von Wolken, wo keine erwartet wurden, eine Überraschung seien. „Ich weiß nicht, was ich sagen soll!“

Um all dies zu sehen, war ein sorgfältiges Timing erforderlich. Aus der Sicht unseres Sonnensystems streicht WASP-96b alle dreieinhalb Tage über die Oberfläche seines Sterns und verdunkelt während dieser Transitpassage einen kleinen Teil des Sternenlichts. Während dieser Zeit durchquerte, wie Webb beobachtete, eine noch geringere Anzahl von Lichtstrahlen den Atmosphärenring um den Planeten und lieferte die spektralen Fingerabdrücke schwebender Moleküle.

Im Laufe der Zeit sollten Messungen wie diese uns helfen, die Entstehung von Gasriesenplaneten wie WASP-96b – und auch unseres eigenen Saturns und Jupiters – während der Entstehung von Sternensystemen, der sie umgebenden Klimamuster und, vielleicht, zu verstehen Kleinere Welten ermöglichen die Suche nach Lebenszeichen.

Michael Roston

Jane Rigby, Betriebsprojektwissenschaftlerin bei Webb, sagte über das „Deep Field“-Bild, das am Montag im Weißen Haus gezeigt wurde: „Wir haben dieses Bild vor dem Frühstück aufgenommen“, um hervorzuheben, wie viel fortschrittlicher das neue Teleskop ist als das Hubble-Weltraumteleskop das kam davor.

Joshua Sokol

Dr. Alaina Henry, ein Mitglied des Teams, das an diesen frühen Beobachtungen gearbeitet hat, geht detaillierter auf das „Deep Field“-Bild ein. Das Team nahm außerdem Dutzende Spektren der einzelnen im Bild schwimmenden Galaxien auf. Das Licht der am weitesten entfernten von ihnen, sagt sie, machte sich vor 13,1 Milliarden Jahren auf den langen Weg zu uns.

Michael Roston

Die NASA hat gerade einen Zeitplan für das gegeben, was wir sehen werden. Erstens das „Deep Field“-Bild, das gestern im Weißen Haus veröffentlicht wurde; dann der Exoplanet WASP-96b. Als nächstes der „Sterntod“, der der Carina-Nebel oder der Südliche Ringnebel sein könnte; dann der Galaxienhaufen Stephans Quintett; endlich die „Sterngeburt“, der Nebel, den wir noch nicht gesehen haben.

Michael Roston

Die Uhr zählt herunter und jetzt sind es noch etwa 10 Minuten bis zur Diashow über Webbs frühe kosmische Abenteuer. Dies wäre ein guter Zeitpunkt, um etwas Heißes oder Kaltes zu trinken, einen bequemen Sitzplatz zu finden und sich darauf vorzubereiten, das Universum zu genießen.

Dennis Overbye

Gregory Robinson, Direktor des James Webb Space Telescope-Programms, betrat die Bühne und sprach über das erste Bild, das Präsident Biden gestern enthüllte. Er fügt hinzu: „Du hast noch nichts gesehen.“

Joshua Sokol

Ken Sembach, Direktor des Instituts, das sowohl für das Hubble- als auch für das James-Webb-Teleskop verantwortlich ist, hat gerade in einer Einführungsrede angedeutet, was die versammelten Wissenschaftler sehen werden. „Es wird Sie in Erstaunen versetzen, es wird Sie begeistern, es wird Sie bewegen. Vor allem wird es die Menschen zum Nachdenken anregen, was eine echte Ingenieursleistung ist.“

Dennis Overbye

Politiker aus Maryland, wo sich das Goddard Space Flight Center befindet, sind gekommen, um zu sprechen. Der Abgeordnete Steny Hoyer, der Mehrheitsführer der Demokraten, sagte über Webb: „Das gibt dem, soweit das Auge reicht, eine neue Bedeutung.“

Michael Roston

Die NASA teilt Nachrichten von europäischen und kanadischen Weltraumbeamten. Webb ist nicht nur eine amerikanische Mission; Um ins All zu gelangen, war eine europäische Rakete erforderlich, und die Raumsonde enthält Instrumente, die gemeinsam mit europäischen und kanadischen Ingenieuren und Wissenschaftlern gebaut wurden.

Dennis Overbye

Während der aufmunternden Ansprache von Herrn Nelson sagte er: „Wir fliegen zum Mars!“ unter großem Applaus und bezog sich dabei auf die Pläne der NASA, im Rahmen des Artemis-Programms zunächst Astronauten zurück zum Mond zu schicken, um sich auf künftige Marsmissionen vorzubereiten.

Michael Roston

Bill Nelson, der ehemalige Senator von Florida, der jetzt die NASA leitet, beschrieb Präsident Biden und Vizepräsidentin Kamala Harris als „aufgeregt wie Kinder“, als sie am Montag im Weißen Haus die ersten Bilder des Webb-Teleskops sahen. Er sagte, die Umgebung im Goddard Space Flight Center in Maryland, wo die Bilder präsentiert werden, sei wie eine „Aufmunterungskundgebung“ gewesen.

Joshua Sokol

Ich bin am Space Telescope Science Institute in Baltimore, wo Wissenschaftler, die das James Webb-Weltraumteleskop betreiben werden, sich in einem Auditorium – und einem Überlaufauditorium – zusammengepfercht haben, um eine interne Präsentation der ersten Bilder anzusehen. Als ich ankam, hielt ein SUV mit der ehemaligen Senatorin Barbara Mikulski, einer wichtigen Unterstützerin der NASA. Für viele Mitarbeiter waren die letzten sechs Wochen ein schlafloser Sprint, um die Instrumente des neuen Teleskops für den Blick ins Universum fit zu machen. Heute besteht ihre Aufgabe darin, sich zurückzulehnen und die Ergebnisse zu sehen.

Kenneth Chang

Wenn Sie Ihr brandneues Auto nicht ständig in der Garage stehen lassen, sind Kratzer und Dellen vorprogrammiert.

Dennoch kann es schmerzhaft sein, den ersten Makel zu sehen.

Für ein Raumschiff wie das James Webb-Weltraumteleskop war es unvermeidlich, dass Stücke kosmischen Staubs auf seine Spiegel prallten. Dennoch war es für NASA-Beamte eine unwillkommene Überraschung, als sie Ende Mai feststellten, dass einer der Spiegel des Teleskops durch einen Mikrometeoriteneinschlag beschädigt worden war und dass der Treffer größer war als erwartet.

Der kleine Schlag verzerrte die Beobachtungen merklich, und die wissenschaftliche Versammlung hatte noch nicht einmal begonnen.

Aber NASA-Beamte sagten, die Verzerrung sei kaum wahrnehmbar und die Leistung von Webb übertreffe immer noch alle seine Anforderungen. Die Ingenieure haben außerdem die Position des beschädigten Spiegels angepasst, um einen Teil der Verzerrung auszugleichen.

„Es war keine wirkliche Überraschung“, sagte Gregory Robinson, der Programmdirektor von Webb.

Bevor der Vorfall gemeldet wurde, hatten bereits vier kleinere Mikrometeoriten das Teleskop getroffen.

Wenn Webb in der Nähe bekannter Meteorschauer vorbeikommt, dreht das Teleskop seine Spiegel weg, um das Risiko einer Beschädigung zu minimieren. Doch der Einschlag im Mai war nicht Teil eines Meteoritenschauers, sondern einfach nur Pech. Der Betrieb des Teleskops oder der Zeitplan für die Veröffentlichung der Bilder in dieser Woche wurden dadurch nicht geändert.

Und solche Angriffe haben ihren eigenen wissenschaftlichen Wert: Die allmähliche Anhäufung von Schäden wird den Wissenschaftlern bessere Erkenntnisse über die Staubverteilung dort verschaffen, wo das Weltraumteleskop umkreist, einem Ort, der eine Million Meilen von der Erde entfernt ist.

Dennis Overbye

Im Jahr 2002 gab Sean O’Keefe, der damalige NASA-Administrator, bekannt, dass das nächste Teleskop der Agentur nach James Webb benannt werden würde, der die NASA in den 1960er Jahren leitete, als sie sich darauf vorbereitete, Menschen auf dem Mond zu landen. Er war ein überzeugter Verfechter der Weltraumwissenschaft.

Einige Astronomen waren enttäuscht, dass es nicht nach einem Astronomen benannt werden würde, während andere aus ernsteren Gründen Einwände erhoben, nämlich dass Herr Webb eine gewisse Verantwortung für ein Ereignis während der Truman-Regierung trug, das als „Lavender Scare“ bekannt war und zur Säuberung von Homosexuellen und Homosexuellen führte lesbische Angestellte des Außenministeriums. Zu dieser Zeit war Herr Webb Unterstaatssekretär gewesen.

Dieses Thema erlangte vor einem Jahr Aufmerksamkeit, als vier Astronomen – Lucianne Walkowicz von der JustSpace Alliance und dem Adler Planetarium in Chicago, Chanda Prescod-Weinstein von der University of New Hampshire, Brian Nord vom Fermi National Accelerator Laboratory und der University of Chicago und Sarah Tuttle von der University of Washington – veröffentlichte im Scientific American einen Kommentar mit dem Titel „Das James Webb-Weltraumteleskop muss umbenannt werden.“

Die NASA sagte, sie werde die Behauptungen untersuchen und einen Bericht veröffentlichen. Anschließend gab Bill Nelson, der derzeitige NASA-Administrator und ehemalige Senator von Florida, im vergangenen September bekannt, dass er keine Notwendigkeit sehe, den Namen zu ändern. Es wurde nie ein Bericht veröffentlicht, was die Kritiker verärgerte.

Im März nach dem Start des Teleskops berichtete das Magazin „Nature“ auf der Grundlage von FOIA-Anfragen, dass die NASA die Vorwürfe so ernst genommen habe, dass Paul Hertz, der damalige NASA-Direktor für Astrophysik, externe Astronomen angeschrieben und gefragt habe, ob er den Namen des Teleskops ändern solle. Die Antwort war nein, aber er sprach mit keinem LGBTQ-Astronomen.

Das Magazin berichtete auch über Aufzeichnungen aus dem Fall Clifford Norton. Er war 1963 – während Mr. Webbs Amtszeit – von der NASA entlassen worden, weil er schwul war, und die Archivmaterialien spielten auf „einen Brauch in der Behörde“ an, Menschen wegen homosexueller Aktivitäten zu entlassen. Herr Norton legte Berufung ein und gewann 1969 ein bahnbrechendes Verfahren gegen diese Diskriminierung.

Im November 2021 bat der Astrophysics Advisory Committee der NASA die Agentur um einen ausführlicheren Bericht.

Herr O'Keefe, der ehemalige Administrator, verteidigte seine Wahl in einer E-Mail.

„Ohne James Webbs Entschlossenheit, die kühnste Vision seiner Zeit zu verwirklichen, wären unsere Forschungskapazitäten heute wohl völlig anders“, sagte O'Keefe.

Doch das reichte den Kritikern nicht. „Wenn er nicht für die schlechten Dinge verantwortlich ist, die während seiner Amtszeit passiert sind, warum ist er dann für die guten Dinge verantwortlich?“ sagte Dr. Prescod-Weinstein. „Es scheint, dass es hier zu einem gewissen Doppeldenken kommt, bei dem die Leute ihm die Verantwortung für die Dinge zuschreiben, die ihnen an seinem Vermächtnis gefallen, und so tun, als ob er nur für die Dinge verantwortlich wäre, die ihnen gefallen.“

„Wenn unsere Teleskope nach Menschen benannt werden sollen, sollten sie nach Menschen benannt werden, die uns dazu inspirieren, unser besseres Selbst zu sein“, fügte Dr. Prescod-Weinstein hinzu.

Nachdem am Dienstag die ersten Bilder des Webb-Teleskops veröffentlicht wurden, sagte eine NASA-Sprecherin während einer Pressekonferenz, dass die Historiker der Agentur die Geschichte von Herrn Webb weiter untersuchen würden.