James Webb-Weltraumteleskop der NASA: Hubbles kosmischer Nachfolger

Das James Webb-Weltraumteleskop, ein Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops, ist eine erklärte Priorität der Astronomiefinanzierung der kanadischen Regierung. Andere Projekte, sagen Astronomen, sind von Budgetkürzungen bedroht.

(Bild: © ESA)

Das James Webb-Weltraumteleskop der NASA, dessen Start für 2021 geplant ist, wird den Kosmos untersuchen, um die Geschichte des Universums vom Urknall bis zur Bildung fremder Planeten und darüber hinaus aufzudecken. Es wird sich auf vier Hauptbereiche konzentrieren: erstes Licht im Universum, Zusammenbau von Galaxien im frühen Universum, Geburt von Sternen und protoplanetaren Systemen sowie Planeten (einschließlich der Ursprünge des Lebens).

Das James Webb-Weltraumteleskop (JWST) wird mit einer Ariane-5-Rakete aus Französisch-Guayana starten und dann 30 Tage brauchen, um eine Million Meilen zu seiner dauerhaften Heimat zu fliegen: einem Lagrange-Punkt oder einem schwerkraftstabilen Ort im Weltraum. Es wird um L2 kreisen, einen Punkt im Weltraum in der Nähe der Erde, der der Sonne gegenüber liegt. Dies war ein beliebter Ort für mehrere andere Weltraumteleskope, darunter das Herschel-Weltraumteleskop und das Planck-Weltraumobservatorium.

Das leistungsstarke 8,8-Milliarden-Dollar-Raumschiff wird voraussichtlich auch erstaunliche Fotos von Himmelsobjekten wie seinem Vorgänger, dem Hubble-Weltraumteleskop, machen. Zum Glück für Astronomen bleibt das Hubble-Weltraumteleskop bei guter Gesundheit und es ist wahrscheinlich, dass die beiden Teleskope in den ersten Jahren von JWST zusammenarbeiten werden. JWST wird auch Exoplaneten untersuchen, die das Kepler-Weltraumteleskop gefunden hat, oder Echtzeitbeobachtungen von Bodenraumteleskopen verfolgen.

JWST Wissenschaft

Das wissenschaftliche Mandat von JWST ist hauptsächlich in vier Bereiche unterteilt:

• Erstes Licht und Reionisierung: Dies bezieht sich auf die frühen Stadien des Universums, nachdem der Urknall das Universum, wie wir es heute kennen, begonnen hat. In den ersten Stadien nach dem Urknall war das Universum ein Meer von Teilchen (wie Elektronen, Protonen und Neutronen), und Licht war erst sichtbar, als das Universum so weit abgekühlt war, dass sich diese Teilchen zu verbinden begannen. Eine andere Sache, die JWST untersuchen wird, ist, was passiert ist, nachdem sich die ersten Sterne gebildet haben. Diese Ära wird als "Epoche der Reionisierung" bezeichnet, da sie sich darauf bezieht, wann neutraler Wasserstoff durch Strahlung dieser ersten Sterne reionisiert wurde (um wieder eine elektrische Ladung zu erhalten).
• Zusammenbau von Galaxien: Der Blick auf Galaxien ist ein nützlicher Weg, um zu sehen, wie Materie auf gigantischen Skalen organisiert ist, was uns wiederum Hinweise auf die Entwicklung des Universums gibt. Die spiralförmigen und elliptischen Galaxien, die wir heute sehen, haben sich über Milliarden von Jahren aus verschiedenen Formen entwickelt, und eines der Ziele von JWST ist es, auf die frühesten Galaxien zurückzublicken, um diese Entwicklung besser zu verstehen. Wissenschaftler versuchen auch herauszufinden, wie wir die Vielfalt der heute sichtbaren Galaxien und die derzeitige Art und Weise, wie Galaxien sich bilden und zusammensetzen, erhalten haben.
• Geburt von Sternen und protoplanetaren Systemen: Die "Säulen der Schöpfung" des Adlernebels sind einige der berühmtesten Geburtsorte für Sterne. Sterne befinden sich in Gaswolken, und wenn die Sterne wachsen, bläst der Strahlungsdruck, den sie ausüben, das Kokongas weg (das für andere Sterne wieder verwendet werden könnte, wenn es nicht zu weit verteilt ist). Es ist jedoch schwierig, in das Gas zu sehen Gas. Die Infrarotaugen von JWST können Wärmequellen betrachten, einschließlich der Sterne, die in diesen Kokons geboren werden.
• Planeten und Ursprünge des Lebens: In den letzten zehn Jahren wurden zahlreiche Exoplaneten entdeckt, unter anderem mit dem planetensuchenden Kepler-Weltraumteleskop der NASA. Die leistungsstarken Sensoren von JWST werden in der Lage sein, diese Planeten genauer zu betrachten, einschließlich (in einigen Fällen) der Abbildung ihrer Atmosphäre. Das Verständnis der Atmosphäre und der Formationsbedingungen für Planeten könnte Wissenschaftlern helfen, besser vorherzusagen, ob bestimmte Planeten bewohnbar sind oder nicht.

Instrumente an Bord

Das JWST wird mit vier wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet sein.

• Nahinfrarotkamera (NIRCam): Diese Infrarotkamera wird von der University of Arizona zur Verfügung gestellt und erkennt Licht von Sternen in nahe gelegenen Galaxien und Sternen in der Milchstraße. Es wird auch nach Licht von Sternen und Galaxien suchen, die sich früh im Leben des Universums gebildet haben. NIRCam wird mit Koronagrammen ausgestattet, die das Licht eines hellen Objekts blockieren und dunklere Objekte in der Nähe dieser Sterne (wie Planeten) sichtbar machen.
• Nahinfrarotspektrograph (NIRSpec): NIRSpec beobachtet 100 Objekte gleichzeitig und sucht nach den ersten Galaxien, die sich nach dem Urknall gebildet haben. NIRSpec wurde von der Europäischen Weltraumorganisation mit Hilfe des Goddard Space Flight Center der NASA bereitgestellt.
• Mittelinfrarotinstrument (MIRI): MIRI wird erstaunliche Weltraumfotos von entfernten Himmelsobjekten produzieren, die Hubbles Tradition der Astrofotografie folgen. Mit dem Spektrographen, der Teil des Instruments ist, können Wissenschaftler mehr physikalische Details über entfernte Objekte im Universum sammeln. MIRI wird entfernte Galaxien, schwache Kometen, Sterne und Objekte im Kuipergürtel entdecken. MIRI wurde vom Europäischen Konsortium mit der Europäischen Weltraumorganisation und dem Jet Propulsion Laboratory der NASA gebaut.
• Feinführungssensor / Nahinfrarot-Imager und spaltloser Spektrograph (FGS / NIRISS): Dieses von der Canadian Space Agency gebaute Instrument ähnelt eher zwei Instrumenten in einem. Die FGS-Komponente ist dafür verantwortlich, dass das JWST während seiner wissenschaftlichen Untersuchungen genau in die richtige Richtung zeigt. NIRISS wird den Kosmos untersuchen, um Signaturen des ersten Lichts im Universum zu finden und außerirdische Planeten zu suchen und zu charakterisieren.

Das Teleskop wird außerdem eine Sonnenschutzscheibe in Tennisplatzgröße und einen 6,5 Meter hohen Spiegel haben - den größten Spiegel, der jemals in den Weltraum gebracht wurde. Diese Komponenten passen nicht in die Rakete, mit der der JWST gestartet wird. Beide entfalten sich, sobald sich das Teleskop im Weltraum befindet.

JWST-Geschichte

James Webb der Mann

Das JWST ist nach dem ehemaligen NASA-Chef James Webb benannt. Webb übernahm von 1961 bis 1968 die Leitung der Raumfahrtbehörde und ging nur wenige Monate, bevor die NASA den ersten Mann auf den Mond brachte, in den Ruhestand.

Obwohl Webbs Amtszeit als NASA-Administrator am engsten mit dem Apollo-Mondprogramm verbunden ist, gilt er auch als führend in der Weltraumforschung. Selbst in einer Zeit großer politischer Turbulenzen setzte Webb die wissenschaftlichen Ziele der NASA und schrieb, dass der Start eines großen Weltraumteleskops ein zentrales Ziel der Weltraumbehörde sein sollte. [Siehe Fotos von JWST, Hubbles Nachfolger]

Die NASA startete unter Webbs Anleitung mehr als 75 weltraumwissenschaftliche Missionen. Dazu gehörten Missionen, die Sonne, Sterne und Galaxien sowie den Weltraum direkt über der Erdatmosphäre untersuchten.

Zusätzliche Berichterstattung von Miriam Kramer, Mitarbeiterin von Space.com.