Schwerkraft: Hatte Einstein Unrecht?

Darstellung der Schwerkraft

Sind Einsteins Theorien über die Schwerkraft falsch? Und kommen wir dem Rätsel der Dunklen Energie näher? Forscher haben in einem spektakulären Experiment einen Durchbruch erzielt.

Wie schaffen wir es eigentlich, auf der Erde zu stehen? Ganz einfach: durch Schwerkraft. Diese fundamentale Kraft des Universums ist gar nicht so einfach zu verstehen und gibt Forschern immer wieder erhebliche Rätsel auf. Wir spüren sie permanent, sie hält unsere Erde im Orbit um die Sonne, sie hält die gesamte Galaxis, die Milchstraße, zusammen. Aber was ist Schwerkraft? Wodurch entsteht sie? 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Dunkle Energie: Expansion des Kosmos wird immer schneller

Licht beispielsweise entsteht durch Photonen, winzige Lichtteilchen. Wodurch entsteht aber Schwerkraft? Es verdichten sich zwar die Hinweise, dass das mysteriöse Higgs-Boson das Elementarteilchen der Gravitation sein könnte, aber die komplette Auswirkung der Schwerkraft auf die Raumzeit lässt sich damit noch nicht gänzlich erklären. Das größte Mysterium ist die Beziehung zwischen der Schwerkraft und der Dunklen Energie. Schwerkraft hält die Dinge zusammen. In den kleineren Bereichen des Kosmos ist sie die dominierende Kraft. Unsere Milchstraße etwa ist gravitativ an die Andromeda-Galaxie gebunden, weshalb die beiden Sterneninseln sich aufeinander zubewegen und in ferner Zukunft zu einer Riesengalaxie verschmelzen werden. Aber in den ganz großen Bereichen des Kosmos verliert die Schwerkraft ihre Dominanz, hier übernimmt die Dunkle Energie. 

Nichts verstanden? Was genau nicht?

Die Antwort lässt sich aus dem Tafelbild eigentlich leicht herleiten. Hol dir jetzt das nerdige T-Shirt!

Der Kosmos expandiert – und das schon seit dem Urknall, seit 13,8 Milliarden Jahren. Aber obwohl der Urknall so lange her ist, schwächt sich diese Expansion nicht ab, sondern beschleunigt sich. Der Weltraum wird immer schneller immer größer. Es muss eine mysteriöse Kraft geben, die ihn weiterhin zum wachsen bringt. Da niemand weiß, was das sein könnte, bezeichnet man diese Kraft als Dunkle Energie. 

Das Universum expandiert

Ist die Theorie der Schwerkraft falsch?

Es gibt viele Ideen, was diese Dunkle Energie sein könnte. Eine Art Energiefeld quer durch Zeit und Raum, das einen abstoßenden Druck wie eine Art Antigravitation ausübt. Beweise dafür gibt es nicht. Da drängt sich der Verdacht auf, dass Dunkle Energie vielleicht in der Form gar nicht existiert, sondern mit unserer Theorie der Schwerkraft etwas falsch sein muss. Einige Forscher denken, dass die Schwerkraft sich auf den großen kosmischen Skalen anders verhält als im Kleinen. Während sie hier alles zusammenhält, drückt sie im Großen vielleicht Dinge auseinander. Oder sie hat sich im Laufe der Entwicklung des Kosmos verändert. Vielleicht war sie in den Anfangstagen des Universums stärker und wurde dann schwächer. Eine kontinuierliche Abnahme der Stärke der Gravitation seit einigen Milliarden Jahren würde die stärker werdende Beschleunigung ziemlich gut erklären, oder? 

Solche alternativen Schwerkrafttheorien erfreuen sich großer Beliebtheit und mangels Indizien könnte das genau so gut wahr sein wie die Idee der mit der Gravitation konkurrierenden Dunklen Energie. Einziges Manko: Eine variierende Schwerkraft über die Zeit hinweg stünde im Widerspruch mit Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. 

Gravitationslinsen: Forscher suchen nach Krümmung in Raumzeit

Ein Forscherteam von der Dark Energy Survey Collaboration hat nun in einem spektakulären Experiment diese alternative Gravitationstheorie auf die Probe gestellt, um das Verhältnis zwischen Schwerkraft und Dunkler Energie zu klären. Sie haben einen der bisher präzisesten Tests von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie durchgeführt und dabei riesige kosmische Entfernungen betrachtet. Wir reden hier von Entfernungen von bis zu fünf Milliarden Lichtjahren. Mal zum Vergleich: Unsere Milchstraße besitzt einen Durchmesser von nur hund100.000 bis 200.000 Lichtjahren. Auf dieser gigantischen Skala haben die Forscher Galaxien untersucht und subtile Verzerrungen gemessen, die durch die Schwerkraft entstehen, wenn sie die Raumzeit verformt. Stellt euch die Raumzeit wie eine Art für uns unsichtbares Trampolin vor, das durch die Gravitation der Himmelskörper eingedellt wird. Genau nach diesen Raumzeittrampolindellen suchten die Forscher. 

Ein Schwarzes Loch als Gravitationslinse

Den Effekt, den die Forscher sich zunutze machten, nennt man Gravitationslinseneffekt. Bei schweren, uns näher gelegenen Objekten, wie Schwarzen Löchern, innerhalb der Galaxis, ist dieser Effekt relativ stark. Auf den großen kosmischen Skalen, bei weit entfernten Galaxien ist er eher schwach, weshalb man ihn in diesem Fall als schwache Gravitationslinse bezeichnet. Durch das Ausfindigmachen dieser schwachen Gravitationslinsen konnten die Dark Energy Survey Wissenschaftler die Effekte der Schwerkraft großflächig sogar in der Vergangenheit bestimmen, denn jeder Blick in den Weltraum ist ein Blick in der Zeit zurück. Wir sehen die Objekte so, wie sie aussahen, als das Licht sich auf den Weg gemacht hat. Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxien sehen wir also weit, weit in der Vergangenheit. 

Gravitation im Universum gleich stark; Dunkle Energie existiert wahrscheinlich

Die Forscher untersuchten knapp 100 Millionen Galaxien in unterschiedlichen Entfernungen nach Hinweisen, dass die Schwerkraft an irgendeinem Zeitpunkt des Kosmos schwankte. Und was haben sie entdeckt? Nichts. Keine Abweichung. Die Gravitation war während der gesamten Geschichte des Universums gleich stark. Tatsächlich verhalten sich die untersuchten Galaxien, von denen die ältesten Milliarden Jahre alt sind, genau so, wie es Einsteins Theorie es vorhersagt. Albert Einstein hat also mal wieder komplett Recht behalten.

Viele Gravitationslinsen auf einem Bild

Dennoch haben die Forscher etwas entdeckt. Und zwar, dass die alternativen Theorien der Gravitation wahrscheinlich nicht korrekt sind und dass Dunkle Energie wahrscheinlich existiert. Denn, wenn nicht die Gravitation selbst für die beschleunigte Expansion des Kosmos verantwortlich ist, dann wohl eben doch die ominöse Dunkle Energie. Was uns wieder mit der Frage zurücklässt: Was ist Dunkle Energie? Und ein paar letzte Zweifel an Einsteins Gravitationstheorie sind dennoch erlaubt. Die beteiligte Forscherin Agnès Ferté sagt: “Es gibt immer noch Raum, um Einsteins Gravitationstheorie in Frage zu stellen, da die Messungen immer präziser werden. Wir haben noch so viel zu tun, bevor wir für Euclid und Roman bereit sind. Deshalb ist es wichtig, dass wir weiterhin mit Wissenschaftlern auf der ganzen Welt an diesem Problem zusammenarbeiten.” Mit Euklid und Roman meint sie zwei geplante Weltraumteleskope, die uns den Antworten auf diese große Fragen erheblich näher bringen werden. Das Weltraumteleskop Euclid der ESA, das 2023 ins All starten soll, ist komplett auf die Suche nach Dunkler Energie ausgerichtet. Das Nancy Grace Roman Teleskop wird wie James Webb ein Infrarot-Weltraumteleskop sein, aber mehr auf den Blick auf die ganz großen kosmischen Skalen ausgelegt sein, während James Webb eher Einzelobjekte ins Visier nehmen kann. Nancy Grace Roman wird also dafür prädestiniert sein, die Zusammenhänge in Bereichen von Milliarden Lichtjahren genauer zu beleuchten. Es wird allerdings frühestens im Jahre 2026 starten. 

Ihr wollt mehr über dieses Thema erfahren? Dann schaut direkt mal in das Video von Astro-Tim rein:

Astronautennahrung, Eisenmeteorite und Plüschplaneten: In unserem Weltraum-Shop bleibt kein Wunsch offen. Kommt vorbei und stöbert in unseren Weltraum-Produkten.

Impressum und Datenschutz

Ferne Welten: James Webb fotografiert Exoplaneten

Künstlerischer Darstellung vom James-Webb-Teleskop und einem Exoplaneten

Das James-Webb-Teleskop hat erstmals ein Bild von einer außerirdischen Welt geschossen: einem Planeten in einem fremden Sternsystem. Astronomen sprechen von einem entscheidenden Moment. Und so sieht das Bild aus.  

Heute mal wieder etwas Bahnbrechendes: James Webb hat erstmals ein Bild eines Exoplaneten geliefert. Ein Foto eines Planeten, der sich nicht in unserem Sonnensystem befindet, sondern um einen fremden Stern innerhalb unserer Galaxis kreist. 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Aber ist das jetzt so etwas Besonderes? Man hat bereits über 5.000 Exoplaneten entdeckt – ein Bruchteil von der Anzahl an Exoplaneten, die es insgesamt in der Milchstraße gibt. Für alle Mathe-Freunde: Es gibt mindestens 200 Milliarden Sterne in der Milchstraße und um fast jeden davon drehen sich mindestens zwei Planeten. Dann kämen wir also schon auf 400 Milliarden Planeten alleine in unserer Galaxis und das ist schon eher eine pessimistische Rechnung. Ob es auf irgendeinem dieser Planeten außerirdisches Leben gibt? Diese Frage können wir vielleicht mit dem James-Webb-Teleskop beantworten. 

Transitmethode: James Webb kann direkt Exoplaneten ablichten

Es handelt sich bei der Aufnahme des Exoplaneten um eine Direktaufnahme. James Webb hat in Richtung dieses 350 Lichtjahre entfernten Sternsystems geschaut, Infrarotwellen aufgenommen und daraus konnte dann das Bild des Planeten erstellt werden. Das ist unglaublich; normalerweise konnten Exoplaneten fast ausschließlich indirekt aufgespürt und untersucht werden und zwar meist durch die Transitmethode. Man beobachtete fremde Sterne und zeichnete deren Helligkeit auf. Wenn es plötzlich zu einer Senkung der Helligkeit kam, die sich aber einige Zeit später wieder ausgeglichen hat, konnte man sich sicher sein, einen Exoplaneten gefunden zu haben. Denn in dem Moment, in dem ein Planet von uns aus gesehen vor seinem Stern entlang wandert, wird ein Teil des Lichts abgeschirmt und die Helligkeit sinkt. James Webb hingegen braucht keine indirekten Methoden, James Webb ist so leistungsstark, dass es Exoplaneten direkt anvisieren und entdecken kann und nicht darauf angewiesen ist, dass ein Planet erst mal vor seinem Stern vorbeiwandert. 

Und das eröffnet uns eine neue Ära der Planetenforschung. Der britische Astrophysik-Professor Sasha Hinkley sagt: “Dies sind die ersten direkten Bilder eines Exoplaneten, die mit James Webb aufgenommen wurden. Das ist ein transformativer Moment. Nicht nur für Webb, sondern auch für die Astronomie im Allgemeinen.” James Webb blickte in die Richtung des Sternbilds Centaurus und untersuchte den Stern HIP65426, der ungefähr doppelt so viel Masse wie unsere Sonne hat. 

James Webb: Foto von Exoplanet HIP65426b

James Webb: Foto des Exoplaneten

Oben seht Ihr die Aufnahmen des Exoplaneten HIP65426b. Auf den ersten Blick sehen die Aufnahmen nur wie verschwommene Punkt aus, aber denkt dran, es sind Direktaufnahmen dieser fernen Welt. Der Planet ist siebenmal so massereich wie der Jupiter, aber etwa dreimal weiter von seinem Stern entfernt als der Neptun von unserer Sonne. Es handelt sich also um einen eisigen Super-Jupiter. Die verschiedenen Farben entstehen durch Aufnahmen in verschiedenen Wellenlängen des Infrarotlichts. James Webb hat für die verschiedenen Infrarotbereiche jeweils eigene Instrumente an Bord. Die bläulichen Bilder stammen vom Nircam-Instrument, die rötlichen vom Instrument Miri. Das weiße Sternchen auf den Aufnahmen zeigt die Position des Sterns, um den sich der Exoplanet dreht, den man wegen der Helligkeit auf den Aufnahmen ausgeblendet hat. Diese Helligkeit des Zentralgestirns auszublenden, ist gar nicht so einfach. Denn für die Infrarotaugen von James Webb ist der Stern bis zu 10.000 Mal heller als der Exoplanet HIP65426b und überstrahlt die geringe Lichtmenge, die wir vom Planeten empfangen, komplett.

Auf der unteren Aufnahme seht Ihr wie James Webb dieses System standardmäßig sieht. Einfach ein großer heller Licht-Blob des Sterns, der alles andere über strahlt. Glücklicherweise ist das James-Webb-Teleskop mit speziellen Instrumenten ausgerüstet, den sogenannten Koronografen, oder auf englisch Coronagraph.

Aufnahme ohne Koronograf

Die äußeren Bereiche eines Sterns bezeichnet man als Corona. Wenn Koronografen genau vor einem Stern positioniert werden, können sie den Großteil des einfallenden Lichts blockieren. Koronografen werden zum Beispiel auch zur Erforschung der äußersten Schichten der Sonne eingesetzt, wie Ihr unten in einer spektakulären Aufnahme der NASA von unserer Sonne seht. Durch die Verwendung von Koronografen können wir bei unserer Sonne beispielsweise die Helligkeit ausblenden und dadurch Phänomene in ihren Randbereichen untersuchen wie etwa heftige Plasma-Ausbrüche, so genannte Protuberanzen. 

Wismut Kristall

Ebenfalls sehr fotogen: Der Wismut-Kristall

Dieser Kristall sorgt für Farbenspiele in deinem Mineralienregal!

Und James Webb kann mit Hilfe der Koronografen fremde Sterne ausblenden und so ihre Exoplaneten aufnehmen. Die Astronomin Aarynn Carter von der University of California beschreibt es so: “Die Aufnahme dieses Bildes war wie eine Schatzsuche im Weltraum. Zuerst konnte ich nur das Licht des Sterns sehen, aber mit einer sorgfältigen Bildbearbeitung konnte ich dieses Licht entfernen und den Planeten freilegen.”

Foto von Exoplaneten: Koronografen sind notwendig

Das klingt alles einfacher als es ist – denn leider kann auch der Koronograf nicht das komplette Licht des Sterns ausblenden. Die Astronomen müssen so ein System dann über einen längeren Zeitraum beobachten und können dann nach und nach in Detektivarbeit herausfinden, wo sich der Exoplanet versteckt. Das alles zeigt, um was für eine unglaubliche Maschine es sich beim James-Webb-Teleskop handelt. Die direkte Aufnahme von Exoplaneten gelang vorher nur in absoluten Einzelfällen, jetzt wird sie auf der Tagesordnung stehen. Und diese Daten zeigen auch, dass James Webb in der Lage sein wird, Planeten mit geringerer Masse als je zuvor zu entdecken. Vor James Webb waren wir meist auf die Entdeckung von Super-Jupitern beschränkt, weil die sehr groß, schwerfällig und kaum zu übersehen sind. Aber James Webb wird auch Exo-Uranuse und Exo-Neptuns direkt abbilden können, die nächsten Wochen und Monate werden also wirklich aufregend. 

Vergleich mit der Erde: Das Trappist-1-System

James Webb: Bald Foto von TRAPPIST-1

Vor allem Folgendes sorgt für Spannung: In den kommenden Monaten wird James Webb seine Spiegel auf TRAPPIST-1e richten, einen möglicherweise bewohnbaren Planeten von der Größe der Erde, der nur 39 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das TRAPPIST-1-System ist vielleicht der vielversprechendste Ort für außerirdisches Leben, den wir kennen. Es enthält sieben erdähnliche Exoplaneten und wenn James Webb hier genauer hinschaut, ist das vermutlich die größte Chance für die Entdeckung von außerirdischem Leben, die es in der Menschheitsgeschichte jemals gab. Aarynn Carter sagt: “Ich denke, das Spannendste ist, dass wir gerade erst angefangen haben. Es werden noch viele weitere Bilder von Exoplaneten folgen, die unser Gesamtverständnis ihrer Physik, Chemie und Entstehung prägen werden. Vielleicht entdecken wir sogar bisher unbekannte Arten von Planeten.”

Ihr wollt mehr über dieses Thema erfahren? Dann schaut direkt mal in das Video von Astro-Tim rein:

Astronautennahrung, Eisenmeteorite und Plüschplaneten: In unserem Weltraum-Shop bleibt kein Wunsch offen. Kommt vorbei und stöbert in unseren Weltraum-Produkten.

Impressum und Datenschutz

Außerirdisches Leben: Wird James Webb es endlich entdecken?

Fotoskomposition von einem Alien und dem Teleskop James Webb

Was für eine sensationelle Nachricht: Das James-Webb-Teleskop ist in der Lage außerirdisches Leben zu finden, wie Forscher nun bestätigt haben – und es wird in Kürze einen ganz besonderen Planeten anvisieren. Ob wir bald Alien-Fotos vorliegen haben?

Nachweise von Aliens – das haben sich sicherlich die meisten Leute vom James-Webb-Teleskop erhofft. Daher waren viele enttäuscht, als bei den ersten veröffentlichten Bildern dann von außerirdischem Leben überhaupt keine Rede war. Hinzu kamen dann noch einige Berichte, in denen behauptet wurde, dass das James-Webb-Teleskop nicht in der Lage sei, Leben auf Exoplaneten nachzuweisen. 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Zahlreiche Exoplaneten in der Nachbarschaft

Nun, das Teleskop kann uns sehr wohl Bilder von Aliens liefern. Die Bausteine für Leben sind überall im Weltraum verteilt. Allein unsere Galaxis enthält laut vielen Astronomen rund 300 Millionen potentiell lebensfreundliche Exoplaneten. Sogar innerhalb unserer galaktischen Nachbarschaft gibt es einige Kandidaten für bewohnbare Exo-Erden. Und erst vor kurzem fand man in einem noch jungen Sonnensystem in dem Material, aus dem sich dort die Planeten bilden, präbiotische Moleküle, also die Grundbausteine für Leben. Die Indizien sprechen also eine klare Sprache: Angesichts der schieren Größe unserer Galaxis muss es irgendwo da draußen außerirdisches Leben geben. Alles was wir tun müssen, ist: es entdecken. Ein Kinderspiel, oder? 

Ganz so einfach ist es leider nicht. Bislang waren selbst die leistungsfähigsten Teleskope mehr schlecht als recht in der Lage, Details über die Atmosphäre von Exoplaneten herauszufinden. Genau in diesen Exo-Atmosphären liegt aber der Schlüssel für die Suche nach außerirdischem Leben. Denn wenn ein Planet Leben beherbergt wie die Erde, dann müssten sich die Auswirkungen dieses Lebens als sogenannte Biosignatur in der Atmosphäre nachweisen lassen. 

Ein Exoplanet, der vor seinem Stern herzieht

James Webb kann Biosignaturen von Planeten aufnehmen

Astronomen haben eine geniale Methode entwickelt, um solche Biosignaturen zu finden: Sie untersuchen nicht direkt den Exoplanet selbst, sondern das Licht seines Sterns. Das Sternenlicht, das mit der Oberfläche oder der Atmosphäre des Exoplaneten in Wechselwirkung tritt und dann Lichtjahre später in ein irdisches Teleskop fällt, kann Hinweise auf Biosignaturen enthalten. Wenn Licht von der Oberfläche eines Materials abprallt oder ein Gas wie etwa in den Exo-Atmosphären durchdringt, bleiben bestimmte Wellenlängen des Lichts eher in der Oberfläche des Gases oder Materials hängen als andere. Dieses selektive Einfangen von Lichtwellenlängen und das unterschiedliche Licht, das dann in euren Augen ankommt, ist der Grund für die unterschiedlichen Farben von Objekten. Nehmen wir ein einfaches Beispiel: Blätter sind meistens grün, weil das in ihnen enthaltene Chlorophyll besonders gut Licht in den roten und blauen Wellenlängen absorbiert. Wenn Licht auf ein Blatt trifft, werden die roten und blauen Wellenlängen absorbiert, so dass hauptsächlich grünes Licht in die Augen zurückgeworfen wird.

Die Farbe grün sehen wir, weil das rote und das blaue Licht vom Blatt absorbiert werden

Mit dieser Methode lässt sich das Vorhandensein bestimmter atmosphärischer Gase erkennen, die mit Leben in Verbindung gebracht werden – wie Sauerstoff oder Methan -, da diese Gase sehr spezifische Signaturen im Licht hinterlassen. So weit, so gut – damit das optimal funktioniert, braucht man aber ein sehr leistungsfähiges Teleskop. Und da kommt James Webb ins Spiel. 

Zu den ersten Amtshandlungen von James Webb gehörte die Analyse der Atmosphäre des Exo-Jupiters WASP-96 B. Das ging bei der Veröffentlichung der ersten Aufnahmen von James Webb etwas unter, da es sich eben nicht um ein Foto im klassischen Sinne handelte, sondern um eine Atmosphärenanalyse. Das Spektrum zeigte das Vorhandensein von Wasser und Wolken, also im Prinzip ein spektakulärer Fund. Doch es ist eher unwahrscheinlich, dass ein so großer und heißer Gasplanet wie WASP-96 B Leben beherbergen könnte. Diese Daten zeigen jedoch, dass James Webb in der Lage ist, schwache chemische Signaturen im Licht von Exoplaneten zu erkennen. 

WASP-96 b Analyse des Exoplaneten
Foto der Analyse des Exoplaneten WASP-96 b

James Webb richtet seine Augen auf TRAPPIST-1

Und jetzt kommt eine wirklich aufregende Nachricht: In den kommenden Monaten wird James Webb seine Spiegel auf TRAPPIST-1e richten, einen möglicherweise bewohnbaren Planeten von der Größe der Erde, der nur 39 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das TRAPPIST-1-System ist vielleicht der vielversprechendste Ort für außerirdisches Leben, den wir kennen. Es enthält sieben erdähnliche Exoplaneten und wenn James Webb hier genauer hinschaut, ist das vermutlich die größte Chance für die Entdeckung von außerirdischem Leben, die es in der Menschheitsgeschichte jemals gab. 

Trappist-1-System: Wird das James-Webb-Teleskop hier außerirdisches Leben finden?

James Webb ist so leistungsstark, dass es vielleicht sogar Informationen nicht nur über die Atmosphäre von Exoplaneten, sondern sogar über deren Oberfläche gewinnen könnte. Auf der Erde zum Beispiel fangen das Chlorophyll und andere Pigmente, die Pflanzen und Algen für die Photosynthese verwenden, bestimmte Wellenlängen des Lichts ein. Diese Pigmente erzeugen charakteristische Farben, die vor allem mit Hilfe einer empfindlichen Infrarotkamera erkannt werden können. Wie es der Zufall so will, ist James Webb ein Infrarot-Weltraumteleskop. Würde man diese Farbe von der Oberfläche eines fernen Planeten reflektiert sehen, wäre dies ein möglicher Hinweis auf das Vorhandensein von Alien-Chlorophyll. 

James Webb für Exoplanetenforschung stark vorantreiben

Aber: James Webb ist nicht allmächtig. Es kann nach Biosignaturen suchen, indem es Planeten beim Vorbeiziehen an ihren Sternen untersucht und das Sternenlicht einfängt, das durch die Atmosphäre des Planeten gefiltert wird. In speziellen Fällen kann es vielleicht sogar Informationen über die Oberfläche gewinnen. James Webb wurde allerdings nicht primär für die Suche nach Leben konzipiert, so dass das Teleskop nur die näher gelegenen potenziell bewohnbaren Welten unter die Lupe nehmen kann. Es kann auch nur Veränderungen der atmosphärischen Werte von Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf feststellen. Bestimmte Kombinationen dieser Gase können auf Leben hindeuten, James Webb ist aber leider nicht in der Lage, das Vorhandensein von ungebundenem Sauerstoff zu erkennen, der das stärkste Signal für Leben wäre. 

Sieht aus wie von einem Exoplaneten: Der Wismut-Kristall

Dieser Kristall sorgt für Farbenspiele in deinem Mineralienregal!

Wenn das gelingen sollte, wenn es in unserem Teil der Milchstraße Leben geben sollte, dann kann das eigentlich nur bedeuten, dass Leben im Kosmos keine Seltenheit ist und dass es von außerirdischen Lebensformen zwischen all den Sternen und Planeten nur so wimmelt. Chris Impey und Daniel Apai, zwei amerikanische Astronomie-Professoren, die auch immenses Potential im James Webb Teleskop bei der Suche nach Leben sehen, schreiben dazu: “Die nächste Generation der Erforschung von Exoplaneten hat das Potential, die Messlatte für die außergewöhnlichen Beweise zu überspringen, die zum Nachweis der Existenz von Leben erforderlich sind. Die ersten Daten des James-Webb-Weltraumteleskops geben uns einen Eindruck von den aufregenden Fortschritten, die uns bald bevorstehen.”

Ihr wollt mehr über dieses Thema erfahren? Dann schaut direkt mal in das Video von Astro Tim rein:

Astronautennahrung, Eisenmeteorite und Plüschplaneten: In unserem Weltraum-Shop bleibt kein Wunsch offen. Kommt vorbei und stöbert in unseren Weltraum-Produkten.

Impressum und Datenschutz

James Webb Teleskop: Diese Bilder sind atemberaubend

Foto vom James Webb Teleskop

Von Kosmischen Klippen bis Gravitationslinsen: Die ersten Fotos vom James Webb Teleskop sind da. Es ist wohl das Astronomie-Ereignis des Jahres. Und die Fotos sind mehr als beeindruckend.

Die letzten Tage waren aufregend. Es wurden endlich die Bilder veröffentlicht, auf die wir alle seit Monaten warten. Seit Dezember befindet sich das James Webb Teleskop, das beste jemals von Menschen gebaute Weltraumteleskop, im All und nun, mehr als ein halbes Jahr später haben wir endlich die ersten richtigen Aufnahmen vorliegen, die ihr euch hier im Detail angucken könnt.

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Bild 1: Analyse der Atmosphäre eines Exoplaneten

Foto von der Nasa: Analyse von WASP-96 b

Starten wir mal mit dieser Aufnahme hier. Es handelt sich nicht um ein wirkliches Bild, sondern um die Analyse der Atmosphäre des Exoplaneten WASP-96b, ein sogenannter Super Hot Jupiter, also ein Gasplanet, der größer als der Jupiter, aber aufgrund der Nähe zu seinem Stern sehr viel heißer ist. Auf den ersten Blick ist er ein ziemlicher Höllenplanet, auf dem ultra erhitzte Gasschichten apokalyptische Stürme bilden. Was James Webb hier entdeckt hat, ist absolut unerwartet: Das detaillierte Foto zeigt die eindeutige Signatur von Wasser sowie Hinweise auf Dunst und Wolken, die bei früheren Untersuchungen dieses Planeten nicht entdeckt wurden. Wenn es selbst auf solch einem Höllenplaneten verdunstetes Wasser in der Atmosphäre gibt, spricht viel dafür, dass überall in unserer Galaxis Wasser vorhanden ist. Mit dem ersten Nachweis von Wasser in der Atmosphäre eines Exoplaneten soll James Webb nun Hunderte von anderen Systemen untersuchen – wir dürfen also gespannt sein, was wir in der Atmosphäre anderer erdähnlicher Exoplaneten finden werden. Es kann gut sein, dass die Entdeckung von Biosignaturen, also organischen Stoffen auf einem fremden Planeten, nicht mehr in weiter Ferne liegt. 

Bild 2: Der südliche Ringnebel

Der südliche Ringnebel: Fotografiert vom James Webb Teleskop

Diese Aufnahme ist unfassbar beeindruckend. Wir sehen hier den südlichen Ringnebel, ein klassischer planetarischer Nebel. Es handelt sich um eine sich ausdehnende Gaswolke in 2.000 Lichtjahren Entfernung, die einen sterbenden Stern umgibt. Planetarische Nebel stellen das Ende von durchschnittlich großen Sternen wie unserer Sonne da. Diese Sterne blähen sich zum Roten Riesen auf, verlieren dabei Gas und implodieren dann zum Weißen Zwerg. Zurück bleibt ein schön symmetrischer Gasnebel. Die leistungsstarken Infrarot-Augen von James Webb zeigen uns hier zum ersten Mal einen zweiten sterbenden Stern, der vorher noch völlig unbekannt war. Unten seht Ihr einen Vergleich zwischen den Aufnahmen des südlichen Ringnebels links durch Hubble und rechts durch James Webb. Was für ein unglaublicher Unterschied!

Bild 3: Foto von Stephans Quintett

Stephans Quintett, fotografiert vom James Webb Teleskop

Dann haben wir diese Wahnsinnsaufnahme von Stephans Quintett, eine Gruppe von Galaxien, die gravitativ aneinander gebunden sind. Durch James Webb können wir in noch nie dagewesenem Ausmaße die Wechselwirkung zwischen diesen Galaxien sehen. Sterne entstehen aus Gas, vor allem Wasserstoff, und wenn zwei Galaxien miteinander verschmelzen, dann kommt es zu massiver Entstehung neuer Sterne. Der Blick von James Webb auf Stephans Quintett wird uns helfen, die Sternentstehung durch wechselwirkende Galaxien so gut zu verstehen wie noch nie zuvor. Man muss sich mal klar machen, was wir hier sehen: Funkelnde Sternhaufen mit Millionen jungen Sternen und Starburst-Regionen, in denen neue Sterne entstehen. Schwungvolle Schweife aus Gas, Staub und Sternen werden aufgrund gravitativer Wechselwirkungen von mehreren der Galaxien weggezogen. Wir sehen hier nichts anderes als das Schicksal, das auch unserer Galaxis, der Milchstraße, in mehreren Milliarden Jahren blühen wird, wenn sie mit der Andromeda-Galaxie kollidieren wird. Dann werden wir auch in eine Starburst-Ära, also in eine Zeit intensiver neuer Sternentstehung eintreten.

Bild 4: James Webb fotografiert Carina-Nebel

Die Kosmischen Klippen im Carina-Nebel

Als nächstes kommen wir zu einem echten Highlight-Foto: Der Aufnahme der sogenannten Kosmischen Klippen am Rande des Carina-Nebels. Der Carina-Nebel war schon immer eins der populärsten Beobachtungsobjekte im Weltraum, doch diese Details übertreffen alles. Unten wieder der Vergleich zwischen der Hubble-Aufnahme und der von James Webb. 

Vergleich zwischen dem Hubble-Foto und dem James Webb Foto: Der Carina Nebel

Der Blick von Webb auf die diese Kosmischen Klippen im Carina-Nebel enthüllt die frühesten, schnellen Phasen der Sternentstehung, die bisher verborgen waren. Im oberen Bereich des Bilds sehen wir hunderte vorher unbekannte Sterne, die noch relativ jung sind, also erst einige Millionen Jahre alt – für Sterne quasi noch Kindesalter. Diese jungen Sterne drücken durch ihre Strahlung den Rest des Nebels zusammen, wodurch diese deutliche Zweiteilung des Bildes entsteht. Was wir hier sehen, ist nicht weniger als das kosmische Material, aus dem auch wir bestehen. All die Elemente unseres Körpers wurden irgendwann mal im Weltraum erbrütet, auch wenn es kitschig klingt: Wir sind alle Sternenstaub.

Bild 5: Das James Webb Deep Field

Das wohl beste Foto: Das James Webb Deep Field

Und schließlich das wohl bedeutsamste Bild, das schon den Namen James Webb Deep Field bekommen hat: Das bisher schärfste und tiefste Infrarotbild des Universums überhaupt. Wir sehen hier den Galaxienhaufen SMACS0723, dessen Licht 4,6 Milliarden Jahre zu uns unterwegs war. Wie unvorstellbar dieses Bild ist, seht Ihr auch an diesem Vergleich. 

Vergleich des Deep Field zwischen Hubble und James Webb

Oben links derselbe Galaxienhaufen, fotografiert vom Hubble-Weltraum-Teleskop, das dafür mehrere Wochen benötigte, und daneben das Bild von James Webb, das in nur zwölf einhalb Stunden entstanden ist. Das ist wirklich ein enormer Qualitätssprung, so ein wenig wie der Sprung von DVD auf Blue-Ray oder so. Und noch etwas Unglaubliches: Das Bild von James Webb deckt einen Himmelsausschnitt ab, der nur etwa so groß ist wie ein Sandkorn, das jemand auf der Erde mit ausgestrecktem Arm Richtung Himmel hält. In einem solch winzigen Teil des Himmels verbirgt sich so etwas Unglaubliches: Unmengen von Galaxien mit Milliarden Planeten und Sternen. Unfassbar. Das wirklich faszinierende an dem Bild ist aber, dass der Galaxienhaufen nur Mittel zum Zweck ist. Er wird als Gravitationslinse genutzt, um einige der am weitesten entfernten Galaxien zu finden, die jemals entdeckt wurden. Schwerkraft krümmt Raum, Zeit und sogar das Licht und dadurch können wir schwere Objekte nutzen, um noch tiefer in den Weltraum zu schauen. Diesen Effekt nennt man Gravitationslinse und das James Webb Teleskop nutzt den Galaxienhaufen als gigantische Gravitationslinse, um den tiefsten Blick in den Weltraum vorzunehmen, den wir jemals gewagt haben. 

Buch Können wir auf Gravitationswellen surfen

Noch mehr tolle Bilder gibt es in diesem Buch!

Holt euch jetzt das Buch von Astro-Tim nach Hause – mit tollen selbstgezeichneten Bildern über das Universum.

Allerdings kratzt dieses Bild nur an der Oberfläche der Fähigkeiten von James Webb bei der Untersuchung des ganz frühen Universums. Wir können uns in Zukunft auf noch spektakulärere Deep Fields, auf noch tiefere Blicke in die Zeit kurz nach dem Urknall freuen. Nur zu Erinnerung: Das James Webb Teleskop soll mindestens 20 Jahre in Betrieb sein, diese ersten Bilder hier sind wirklich nur die Spitze des Eisbergs. Uns stehen wissenschaftlich gesehen fantastische Zeiten bevor. 

Ihr wollt mehr über dieses Thema erfahren? Dann schaut direkt mal in das Video von Astro Tim rein:

Astronautennahrung, Eisenmeteorite und Plüschplaneten: In unserem Weltraum-Shop bleibt kein Wunsch offen. Kommt vorbei und stöbert in unseren Weltraum-Produkten.

Impressum und Datenschutz

Mit James Webb auf Alien-Jagd und was Methan damit zu tun hat

Es gab einen gigantischen Durchbruch bei der Suche nach außerirdischem Leben – könnte dies der Beweis dafür sein, dass es irgendwo da draußen Aliens gibt? Und welche Rolle spielt Methan dabei?

Vor wenigen Monaten ist das James Webb-Teleskop gestartet, das wohl beste Weltraumteleskop, das die Menschheit je gebaut hat. Noch ist es nicht im normalen Betrieb, es hat aber schon ein paar Testfotos gemacht. Unten seht Ihr etwa das erste Testfoto, das mit allen 18 Spiegelsegmenten gemacht wurde. In der Bildmitte sehen wir einen zweitausend Lichtjahre weit entfernten Stern. Die roten Pünktchen im Hintergrund sind Milliarden Jahre alte fremde Galaxien. 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.
Foto des James Webb-Teleskops

Und unten ein Vergleich zwischen dem James-Webb-Bild und dem gleichen Ausschnitt aufgenommen mit erdgebundenen Teleskopen. Bereits die Testfotos des James Webb-Teleskops sind unglaublich – jetzt stellt euch mal vor, was wir entdecken werden, wenn das James Webb-Teleskop ab Juni im normalen Betrieb sein wird. Die Vorfreude wird gesteigert durch eine neue Studie zur Suche nach außerirdischem Leben, die nun veröffentlicht wurde. Darin haben die Forscher herausgearbeitet, dass wir hauptsächlich nach Methan in der Atmosphäre von Exoplaneten suchen müssen, wenn wir Aliens finden wollen – und wie es der Zufall so will, ist Methan eines der atmosphärischen Gase, das mit dem James Webb-Teleskop am besten nachgewiesen werden kann. Also, die Chancen stehen gut, dass wir dieses oder nächstes Jahr einen Planeten in der Milchstraße entdecken, auf dem es vermutlich außerirdisches Leben gibt. 

Vergleich: Rechtes Foto stammt von James Webb

Aber warum eigentlich gerade Methan? Soweit wir wissen, wird Methan fast ausschließlich durch biologische Prozesse erzeugt, etwa durch Mikroben in Feuchtgebieten, Reisfeldern oder in den Eingeweiden von Tieren, wie zum Beispiel Menschen. Methan entsteht aber auch durch menschliche Aktivitäten wie etwa die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle und Öl, die aus den Überresten toter Organismen bestehen. Der Anteil des nicht biologisch erzeugten Methans auf der Erde ist relativ gering. Joshua Krissansen-Totton, Co-Autor der Studie, sagt: “Methan ist keine hypothetische Biosignatur. Wir wissen, dass das Leben auf der Erde im Wesentlichen während der gesamten Erdgeschichte Methan produziert hat, und die atmosphärischen Methankonzentrationen könnten auf der frühen Erde hoch gewesen sein, bevor es Sauerstoff in der Atmosphäre gab.”

Fast wie aus einer anderen Welt: Der Ammonit

Die Ammoniten sind eine ausgestorbene Teilgruppe der Kopffüßer, die vor mehreren Millionen Jahren auf der Erde lebten. Sie starben vor 66 Millionen Jahren zur selben Zeit wie die meisten Dinosaurierarten aus. Mit diesem Fossil holst du die Urzeit zu dir nach Hause!

Methan entsteht durch biologische Prozesse

Natürlich könnte man jetzt sagen, dass das Leben auf anderen Planeten ganz anders funktioniert und vielleicht kein Methan produziert wird. Aber das ist laut der Studie relativ unwahrscheinlich. Denn die Bedingungen auf erdähnlichen Gesteinsplaneten dürften sich grundsätzlich ähneln. Und die Methanogenese, also die mikrobielle Bildung von Methan in Lebewesen, ist die einfachste und naheliegendste Stoffwechselstrategie für jegliches kohlenstoffbasiertes Leben, egal, auf welchem Planeten. Natürlich können wir mit unserem begrenzten Wissen nicht ausschließen, dass es auch nicht kohlenstoffbasiertes Leben geben könnte.

Künstlerische Darstellung eines Exoplaneten

Noch ein Argument spricht für die Suche nach Methan in Exoplaneten-Atmosphären: Methan würde in den Atmosphären bewohnbarer Gesteinsplaneten nicht lange überleben, wenn es nicht ständig nachgeliefert würde, möglicherweise durch lebende Organismen. Auf der Erde ist das atmosphärische Methan instabil – es wird durch die chemischen Wirkungen des Lichts zerstört, aber es wird ständig durch biologische Prozesse nachgeliefert. Heißt: Wenn wir einen Exoplaneten mit viel Methan in der Atmosphäre finden, spricht sehr viel dafür, dass es durch andauernde biologische Prozesse erzeugt wird, da es sich ansonsten schon längst verflüchtigt hätte.

Methan gibt Hinweis auf Leben auf Exoplaneten

Jetzt mag man vielleicht dagegen halten, dass es doch auch nicht-biologische Prozesse geben könnte, die vielleicht ganz anders ablaufen als auf der Erde und Methan produzieren könnten. Soweit wir wissen, käme da vielleicht irgendeine Art von Exo-Vulkanismus in Betracht. Aber, wie die Studie beschreibt, würden solche geologischen Prozesse zwar vielleicht Methan in die Atmosphäre befördern, sie würden aber auch andere Fingerabdrücke hinterlassen. Man würde auf solch einem vulkanischen Exoplaneten zum Beispiel auch viel Kohlenmonoxid in der Atmosphäre finden. Wenn wir also einen Exoplaneten mit Methan aber ohne Kohlenmonoxid finden, dann ist die naheliegendste Erklärung: Aliens! 

Wir stehen kurz davor das beste Weltraumteleskop aller Zeiten in Betrieb zu nehmen, mit dem wir ferne Exoplaneten in noch nie dagewesenen Details beobachten können. Und wir wissen genau, wonach wir suchen müssen, um außerirdisches Leben zu entdecken. Die Voraussetzungen sind perfekt für den vielleicht größten Durchbruch in der Wissenschaft aller Zeiten.

Wollt ihr mehr über das James Webb-Teleskop lernen? Dann schaut euch dieses Video an:

Astronautennahrung, Eisenmeteorite und Plüschplaneten: In unserem Weltraum-Shop bleibt kein Wunsch offen. Kommt vorbei und stöbert in unseren Weltraum-Produkten.

Impressum und Datenschutz