Neptun im Visier: James Webb fotografiert Ringe des Planeten

Neptun-Foto vom James-Webb-Teleskop

Da erblasst selbst Sauron vor Neid: Das James-Webb-Teleskop hat spektakuläre Fotos von allen Ringen des Planeten Neptun geschossen. Das erste Mal seit 30 Jahren bekommen wir wieder einen Einblick in die Eiswelt des achten Planeten: Und der lässt euch vor Aufregung das Blut in den Adern gefrieren. 

Der Neptun ist eine eisige Welt in den äußeren Bereichen unseres Sonnensystems. In einer unfassbaren Entfernung von 4,5 Milliarden Kilometern zur Sonne – also rund 30 mal weiter weg als die Erde – zieht er seit Milliarden von Jahren seine Bahnen. Der achte Planet wurde erst im Jahr 1848 von dem französischen Mathematiker Urbain Le Verrier und dem deutschen Astronomen Johann Gottfried Galle entdeckt. Von Ringen war damals noch nicht so viel zu sehen, man kann den Planeten ja noch nicht mal mit bloßem Auge am Himmel erkennen. 

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Erst in den 80er Jahren entdeckte das Team um den Astrophysiker Edward Guinan das Ringsystem mittels Sternverdunkelungen und Sternverdeckungen. Das könnt ihr euch so vorstellen: Der Neptun wandert auf seiner Bahn immer weiter. Im Hintergrund verdeckt er dabei immer mal wieder Sterne. Ein plötzliches Aufblinken eines Sterns, kurz bevor oder nachdem der Neptun vor ihm vorbeigewandert ist, stellte einen Hinweis auf einen Ring dar, da die Staubteilchen im Ring das Licht des Sterns dann kurz verdunkelten. Rund 50 solcher Verdunkelungen wurden beobachtet, aber nur fünf ließen wirklich auf die Existenz von Ringen schließen. 

Neptun-Foto von Voyager-2

Die Sonde Voyager-2 stattete dem Eisriesen dann in den 80er Jahren einen Besuch ab und versorgte uns 1989 mit erstaunlichen Fotos von den Ringen, die ihr unten seht. Ohne Frage, allein dieses Foto von Voyager ist ein riesengroßer Erfolg und absolut erstaunlich. 

Die Ringe des Neptuns, aufgenommen von Voyager-2
Foto von Voyager-2: Die Ringe des Neptun

Aber: Spätestens jetzt sind die Aufnahmen veraltet. James Webb liefert uns jetzt den detailliertesten Einblick in die Welt der Ringe des Neptuns, wie wir ihn noch nie zuvor gesehen haben. Dank der fantastischen Infrarot-Augen von James Webb erhalten wir die klarsten Bilder von Neptun seit 30 Jahren. 

Neptun-Foto von James Webb

Schauen wir uns einmal unten dieses spektakuläre Foto an, das James Webb geschossen hat. Wir blicken schräg auf den Südpol des Planeten. Der Nordpol ist nicht zu sehen. Auf dem Bild sehen wir den Planeten Neptun mit seinem Ringsystem, wir sehen Wolkenbänder, Methaneiswolken und ganze sieben von seinen insgesamt 14 Monden. Wir sehen den Planeten hier in wirklich außergewöhnlicher Klarheit. 

Foto von Ringen des Neptun von James-Webb-Teleskop
James-Webb-Teleskop fotografiert die Ringe des Planeten Neptun

James Webb nimmt die Bilder im nahen Infrarotspektrum mit der sogenannten Nahinfrarotkamera (NIRCam) auf. Dadurch, dass James Webb im Infrarotbereich in den Weltraum blickt, kann das Teleskop viel weiter gucken. Es frisst sich im Grunde durch Staub und Gas einfach hindurch. So ein bisschen wie ein gewaltiger Pac Man, der sich durch die Nebelwolken des Alls frisst.

Neptun: Im blauen Gewand

Zwar erhalten wir mit der NIRCam klarere Aufnahmen der Objekte, aber ein bisschen Schwund ist immer. Denn dafür erscheint der Neptun in den Augen von James Webb nicht so schön blau, wie wenn etwa Hubble den Planeten fotografieren würde. Durch den Infrarotbereich wirkt der Neptun tatsächlich etwas fade. Das Methangas – Neptun besteht zu relevanten Teil aus dem Gas Methan – absorbiert den roten und infraroten Wellenbereich. Der Planet wird nur in Grauschattierungen sichtbar wird. Könnte James Webb den Neptun im sichtbaren Licht fotografieren, würde er in einem fantastischen blau strahlen.

Die ESA sagt dazu: „Tatsächlich ist das Methangas so stark absorbierend, dass der Planet bei Webb-Wellenlängen ziemlich dunkel ist, außer dort, wo hoch gelegene Wolken vorhanden sind. Solche Methaneiswolken sind als helle Streifen und Flecken zu erkennen, die das Sonnenlicht reflektieren, bevor es vom Methangas absorbiert wird.” Aber um die Farben soll es ja auch gar nicht gehen, sondern um das, was James Webb detailliert fotografiert hat. 

Foto des Planeten Neptun von Hubble aufgenommen
Hubble fotografiert den blauen Neptun

Neptunringe: Das erste Mal im Infrarotbereich

Die Ringe des Neptuns bestehen aus Staub, Steinen und Eis. Die Ringe sind auf der Aufnahme sehr gut zu erkennen, nicht nur die großen, auch die feineren Ringe sind zu erahnen. Heidi Hammel, Mitglied des James-Webb-Teleskop-Teams und Neptun-Expertin sagt dazu: „Es ist drei Jahrzehnte her, dass wir diese schwachen, staubigen Ringe das letzte Mal gesehen haben. Und das ist das erste Mal, dass wir sie im Infrarotbereich gesehen haben. Die extrem präzise Bildqualität von Webb ermöglicht es, diese sehr schwachen Ringe zu erkennen, obwohl sie sich so nah am Neptun befinden.“

Nochmal kurz 30 Jahre zurück. Der Vorbeiflug von Voyager bescherte den Forschern damals schon ohne Frage wertvolle Einblicke in das Ringsystem. Man fing an, mehr über die Ringe und ihren Aufbau zu verstehen. Unten sehen wir auf dem Foto von Voyager zum Beispiel, dass das Ringsystem aus mehreren, dünnen Ringen besteht. Sie sind zwar sehr lichtschwach, aber die Voyager-Sonde war ja nah genug dran und konnte entsprechend Bilder liefern. Die Kamera entdeckte noch viele weitere Ringe. Erwähnenswert sind vor allem der Adams-Ring, der sich über 60.000 Kilometer vom Zentrum des Neptuns entfernt befindet, der LeVerrier-Ring und der Arago-Ring – alle benannt nach berühmten Astronomen. 

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Ringbögen in den Ringen des Neptuns

Der Adams-Ring bringt die Forscher aber manchmal noch an den Rande des Wahnsinns. In dieser Aufnahme könnt ihr sehen warum: Es gibt helle sogenannte Bogensegmente in dem Ring. Die lassen sich nicht mit den Bewegungsgesetzen der Himmelsmechanik erklären. Diese Ringbögen bestehen aus Staubklumpen und wurden ganz pathetisch nach den Schlagworten der Französischen Revolution benannt: Liberté, Egalité, Fraternité und Courage. Eigentlich hätten sich diese Klumpen mehr verteilen müssen auf dem Ring. Voyager-2 hatte schon erkannt, dass es in diesen Bereichen mehr Staub gibt, weshalb sie mehr Sonnenlicht reflektieren, als die anderen Bereiche des Adams-Rings. 

Die Ringbögen von Neptun, aufgenommen von der Voyager-Sonde
Voyager-Sonde: Die Ringbögen des Neptun

Die Forscher gehen davon aus, dass der Mond Galatea eine wichtige Rolle spielt bei der Entstehung der Ringbögen. Der Mond ist nur 1.000 Kilometer entfernt und dementsprechend übt er eine gewaltige Anziehungskraft auf die Ringe aus. Neben den Ringen können wir auf dem neuen Foto auch die faszinierenden Monde des Neptuns erkennen. Insgesamt sieben der 14 Monde hat James Webb fotografiert: Triton ist der größte Mond des Neptun und strahlt in der Aufnahme im oberen Bildbereich. Was außerdem gut zu erkennen ist, ist ein dünnes Band, das sich um den Äquator schlängelt. Die Forscher bezeichnen das als globales atmosphärisches Zirkulationssystem, das die Bewegungen in der Atmosphäre beeinflusst. 

Dieses Bild von James Webb ist mal wieder absolut atemberaubend. Solche Fotos sind von absoluter Relevanz, da sie uns daran erinnern, dass wir gar nicht so weit nach draußen vorrücken müssen im Universum. Es gibt in unserem Sonnensystem einfach noch so viele Geheimnisse, die es zu entdecken gilt. Wir müssen gar nicht Milliarden Lichtjahre entfernt blicken, um bahnbrechende Erkenntnisse zu gewinnen. In unserem direkten galaktischen Vorgarten tummeln sich noch so viele Geheimnisse und James Webb wird mit Sicherheit noch weitere in den nächsten Monaten lüften.

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James Webbs kuriose Galaxien: Doch kein Urknall?

Darstellung von James-Webb-Teleskop vor dem Urknall

Hat das James-Webb-Teleskop den Urknall widerlegt? Das wird nun immer öfter behauptet und einige Entdeckungen könnten tatsächlich darauf hindeuten. 

Es ist vielleicht DIE größte kosmische Frage überhaupt: Wie hat eigentlich der Weltraum begonnen? Es ist doch so: Man schaut nachts in den Sternenhimmel und ist überwältigt davon, man fühlt sich ratlos und ist erstaunt darüber, dass diese wunderbare Welt existiert. Nur, wie kam das alles überhaupt? 

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Durch die Beobachtung fremder Galaxien und vor allem die Messung der Entfernung zwischen unserer Milchstraße und anderen, weit entfernten Galaxien konnte man sich in den letzten Jahrzehnten ein schlüssiges Bild von der Entwicklung des Kosmos machen, von der sogenannten Kosmologie. Hier ist der aktuelle Stand der Kenntnisse: Unser Universum ist ein mehrdimensionaler, mindestens vierdimensionaler Raum, der gefüllt ist mit hunderten Milliarden, vielleicht über einer Billionen Galaxien, die wiederum jeweils Milliarden Sterne und Planeten enthalten. Dieser Raum, gefüllt mit den Galaxien, expandiert. Der Kosmos  wird immer größer und die meisten Galaxien entfernen sich voneinander. Der Kosmos ist wie ein Rosinenkuchen. Man steckt den Teig mit den Rosinen in den Ofen. Aufgrund der Hefe backt der Kuchen auf, wird größer und währenddessen bewegen die Rosinen sich voneinander weg. Der Weltraum ist also der Teig, die Galaxien die Rosinen und die Hefe ist die ominöse Dunkle Energie und die Kraft des Urknalls. Und damit wären wir beim Thema, denn der Beginn dieser ganzen kosmologischen Entwicklung war nach der Ansicht der allermeisten Wissenschaftler der Urknall. 

James Webb Deepfield
Jede Menge Galaxien: Das Deep Field von James Webb

Als die Singularität zu wachsen begann

Grob gesagt, war die gesamte Materie und Energie des Kosmos, alles was es gibt, in einer winzigen Singularität, also einem Punkt ohne Ausdehnung zusammengequetscht. Ihr wart irgendwie also schon dabei. Neben und vor dieser Ursingularität war nach dieser allgemein anerkannten Theorie nichts. Plötzlich begann die Singularität zu wachsen und zu wachsen. Anfangs war der Kosmos winzig klein wie ein Staubkorn, dann wie ein Fußball und dann immer größer bis heute. 

Die Energie des Urknalls wirkt immer noch nach und wird ergänzt durch die Dunkle Energie, die dafür sorgt, dass der Kosmos nicht langsamer wächst oder gar schrumpft, sondern dass er immer schneller immer größer wird. Sozusagen eine Art Super-Hefe. Dieses Anfangsereignis kann man ziemlich genau auf einen Zeitpunkt von vor 13,8 Milliarden Jahren zurück rechnen. So weit, so gut, ist ja eigentlich alles geklärt. 

Die älteste Galaxie des Kosmos

Leider ist es doch nicht so unkompliziert. Denn jetzt kommt das James-Webb-Teleskop ins Spiel. Dieses revolutionäre Weltraumteleskop versorgt uns seit einigen Wochen mit fantastischen Bildern des Kosmos und hat wohl schon die Rekorde früherer Weltraumteleskope wie Hubble gebrochen und direkt mehrere Kandidaten für die älteste Galaxie des Kosmos aufgespürt. Und diese Galaxien sind gelinde gesagt… seltsam. Einige von ihnen sehen wir so, wie sie nur 200 bis 300 Millionen Jahre nach dem Urknall aussahen. Zur Erinnerung: Der Urknall geschah vor fast 14 Milliarden Jahren, diese Galaxien waren schon wenige 100 Millionen Jahre danach da. Jetzt könnte man ja sagen: Ok, kein Problem, auch Galaxien müssen ja mal klein anfangen… Grundsätzlich ja, aber diese Galaxien sind voll ausgebildet. Sie sind so leuchtstark wie unsere Milchstraße, besitzen hunderte Milliarden Sterne und eine Masse, die mit ausgewachsenen Galaxien mithalten kann. Das bedeutet wahrscheinlich, dass sie in ihrem Zentrum auch schon schwere supermassive Schwarze Löcher haben. Einfacher gesagt: Es handelt sich nicht um kosmische Babies, sondern um ausgewachsene, fertige Galaxien. Und das so kurz nach dem Urknall. 

Symbolbild für James-Webb-Teleskop
Das James-Webb-Teleskop liefert bahnbrechende Erkenntnisse

Der durchschnittliche Stern existiert zehn Milliarden Jahre lang. Wenige 100 Millionen Jahre sind für Sterne also wirklich noch Kindesalter. Die Tatsache, dass James Webb Galaxien entdeckt hat, die schon so erwachsen sind, ist zumindest sehr kurios. Und hat in der astronomischen Szene zu einiger Unruhe geführt. 

Das Problem mit den Zitaten des Eric Lerner

Seit einigen Tagen geistern sogar vermeintliche Zitate von Kosmologen durch die Medien, in denen behauptet wird, James Webb hätte den Urknall widerlegt. Die Hintergrundstory ist ein wenig kurios, denn diese Zitate wurden vom amerikanischen Populärwissenschaftler Eric Lerner in die Welt gesetzt, der schon seit langer Zeit gegen den Urknall argumentiert. Das Problem ist nur, dass die von Lerner zitierten Kosmologen bestreiten, diese Dinge jemals in diesem Zusammenhang behauptet zu haben. Zum Beispiel hat Eric Lerner in einem viel geteilten Artikel die Astronomin Allison Kirkpatrick mit den Worten zitiert: “Im Moment liege ich nachts um drei Uhr wach und frage mich, ob alles, was ich getan habe, falsch war.” Und behauptet, dass sie damit den Urknall anzweifeln würde. Allerdings ist die Aussage komplett aus dem Zusammenhang gerissen und Allison Kirkpatrick hat nun sogar ihren Twitternamen in Allison the Big Bang happened Kirkpatrick geändert, um zu zeigen, dass sie fehlerhaft zitiert wurde. 

Allison Kirkpatrick hat sich noch etwas ausführlicher zu der Sache geäußert und zwar wie folgt: “Wir als Wissenschaftler haben die Verantwortung, die Öffentlichkeit aufzuklären, und ich nehme diese Verantwortung sehr ernst. Wenn man die Öffentlichkeit absichtlich in die Irre führt, wird es für sie schwierig, echten Wissenschaftlern zu vertrauen und Fakten von Fiktion zu unterscheiden.”

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Starke Beweise für Urknall bleiben bestehen

Die Situation ist ein wenig undurchschaubar. So oder so existiert aber gerade jede Menge Unruhe über die Funde von James Webb. Und eine wirkliche Erklärung gibt es für die rätselhaften Entdeckungen noch nicht. Aber – und das ist ein großes aber – das bedeutet nicht, dass die Urknalltheorie widerlegt sei. All die Hinweise, die auf ein Ereignis wie den Urknall hindeuten, sind noch da. Die Expansion des Universums, die kosmische Hintergrundstrahlung, die uns beweist, dass der Weltraum einst viel kleiner war und der Umstand, dass es eine gewisse Raum- und Zeitgrenze des Universums zu geben scheint, hinter die wir schlicht nicht schauen können. 

All diese Fragmente sind starke Anhaltspunkte dafür, dass das Universum in einem singulären Ereignis begonnen hat. Und die Mehrheit der Kosmologen hält trotz der James-Webb-Funde weiterhin am Urknall fest. Die kuriosen Galaxien, die James Webb gefunden hat, deuten womöglich “nur” darauf hin, dass wir vielleicht beim Alter des Universums falsch liegen.

Vielleicht hatten diese Galaxien doch mehr Zeit, um sich zu entwickeln und unsere Altersschätzung von 13,8 Milliarden Jahren ist falsch. Aber das bedeutet doch nicht, dass es keinen Anfangspunkt gab. Gegner der Urknalltheorie müssen sich letztlich auch die Frage gefallen lassen, wie der Weltraum denn dann begonnen hat. Die Expansion des Kosmos zeigt uns eindeutig, dass der Weltraum eine Entwicklung durchläuft. Was war der Anfang dieser Entwicklung, wenn man den Urknall ablehnt? 

Also: Die James-Webb-Entdeckungen sind revolutionär und sicherlich rütteln sie an unseren bisherigen kosmologischen Thesen über das Alter des Universums. Aber am Urknall selbst? Wohl eher nicht. 

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James Webb: Unglaubliche Fotos von Sternentstehungen im Orion-Nebel

James-Webb-Teleskop vor dem Orion-Nebel

Es gibt mal wieder Neuigkeiten vom James-Webb-Teleskop – es hat so tief und so detailreich in den Orion-Nebel hineingeschaut wie noch kein Teleskop jemals zuvor. Was sich dort zwischen den geheimnisvollen Nebelschwaden bloß befindet? 

Wir leben in einer aufregenden Zeit, in der wir dank des James-Webb-Teleskops den Kosmos in so einer atemberaubenden Weise beobachten können, wie noch niemals zuvor. Nehmt beispielsweise mal diese Aufnahme des südlichen Ringnebels, die vom Hubble-Teleskop gemacht wurde. Schon ziemlich schön und beeindruckend. Aber daneben seht ihr die James-Webb-Aufnahme – ein echter Qualitätssprung, oder? Vor allem die Details, die verschiedenen Gasschichten dieses planetarischen Nebels, sehen wir viel deutlicher. 

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Dazu muss man sagen, dass Hubble den Kosmos im optischen Bereich beobachtet, also in dem Bereich des Lichts, den auch unsere Augen wahrnehmen können. James Webb ist hingegen ein Infrarot-Teleskop, aber eine gewisse Vergleichbarkeit gibt es zwischen den Bildern natürlich trotzdem. 

Vergleich von zwei Fotos des Südlichen Ringnebels
Hubble und James Webb: Vergleich von zwei Fotos des Südlichen Ringnebels

James Webb fotografiert den Orion-Nebel

Und nun hat das James-Webb-Teleskop eine der schönsten Regionen der Milchstraße ins Visier genommen, den Orion-Nebel. Eine riesige Ansammlung von interstellarem Gas, das Licht in verschiedenen Farben ausstrahlt. Man nennt solche Gebilde Emmisionsnebel und der Orion-Nebel ist der einzige Emmissionsnebel, der mit bloßem Auge sichtbar ist. Man muss allerdings schon gute Augen haben, um den Nebel am Himmel etwas unter den drei Gürtelsternen des Sternbilds Orions zu finden. Der Gedanke, dass wir mit bloßem Auge diese wunderschöne Struktur sehen können, ist einfach faszinierend. 

Der Orion-Nebel ist 1350 Lichtjahre von uns entfernt, was in kosmischen Maßstäben nicht viel ist. Er besteht aus dichten interstellaren Gaswolken, vor allem Wasserstoff und Helium und er ist eins der am besten untersuchten Sternentstehungsgebiete. Er ist quasi eine Art Sternenkindergarten. Denn Sterne sind nichts anderes als jede Menge Wasserstoff zusammengequetscht. Diese jungen, neu entstandenen Sterne strahlen heiß und hell und versorgen das umliegende Gas mit Energie. Man spricht auch von Ionisation, derselbe Effekt, der uns auf der Erde übrigens Polarlichter beschert, da der energiereiche Sonnenwind die Erdatmosphäre ionisiert. 

Foto des Orion-Nebels von James Webb
James Webb fotografiert den Orion-Nebel

Theta2 Orionis im Visier der Teleskopen

Im Falle des Orion-Nebels führt das dazu, dass der gesamte Gasnebel in den schönsten Farben leuchtet. Im Herzen des Orion-Nebels befinden sich einige unglaublich helle Sterne, wie beispielsweise das System Theta2 Orionis. Es handelt sich um ein Dreifachsternsystem, also drei Sterne, die umeinander orbitieren und das Zentrum eines Systems bilden. Das ist gar nicht mal so selten, wie man meinen könnte. Nach neuesten Schätzungen sind rund die Hälfte aller Systeme in der Milchstraße solche Mehrfachsternsysteme. Und der hellste Stern dieses Systems ist – und jetzt haltet euch fest – 100.000 mal leuchtstärker als unsere Sonne. Wow. 

Und genau diese Region um Theta2 Orionis haben sich sowohl Hubble als auch jetzt James Webb angeschaut. Starten wir mal mit der Aufnahme von Hubble. Der helle Punkt im unteren Teil des Bilds ist Theta Orionis A, der gerade erwähnte Stern. Wieder eine ganz schöne Aufnahme, aber nicht so richtig das, was man erwartet, wenn man einen bunten energetisierten Nebel mit einem super heißen Stern sehen will, oder? 

Vergleich von zwei Bildern des Orion-Nebels
Orion-Nebel: Vergleich zwischen den Fotos von Hubble und James Webb

Da schafft James Webb Abhilfe. Das Bild daneben sieht schon besser aus, oder? Hier können wir im Detail die dichten Schichten aus interstellarem Gas bewundern und sehen ganz genau, wie unfassbar leuchtstark Theta Orionis A ist und vor allem auch, wie sehr dieser Stern die umliegenden Wasserstoff-Schwaden ionisiert. Hier kann niemand mehr bestreiten, dass das James Webb Teleskop ein riesiger technologischer Sprung nach vorne ist. 

Mehr Verständnis über Sternengeburten durch James Webb

Das Ganze ist natürlich nicht nur schön, sondern auch wissenschaftlich sehr wertvoll.  Die Astrophysikerin Els Peeters von der Western University in Kanadasagt: “Diese Beobachtungen ermöglichen es, besser zu verstehen, wie Sterne die Gas- und Staubwolke, in der sie geboren werden, umwandeln. Junge Sterne emittieren ultraviolette Strahlung direkt in die sie noch umgebende Wolke, und dies verändert die physikalische Form der Wolke ebenso wie ihre chemische Zusammensetzung.”

Nichts verstanden? Was genau nicht?

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Das erinnert ein wenig an ein Insekt in einem Kokon, das während seiner Entwicklung von diesem Kokon zehrt, aber genau durch diese Entwicklung letztlich den Kokon auch zerreißt und verändert. Genau so zehren die jungen Sterne anfangs von dem Gasnebel, nur um ihn dann durch ihre Energieausbrüche in Mitleidenschaft zu ziehen. Und ein Aspekt ist auf der Aufnahme besonders zu erwähnen und zwar dieser neblige Querbalken direkt über Theta Orionis A. Es handelt sich um eine Struktur namens Orion-Balken, die aus noch dichterem Gas besteht. Das Licht eines Haufens junger, heißer Sterne, des so genannten Trapezium-Haufens, beleuchtet die Szene von der oberen rechten Ecke aus; dieses grelle, ionisierende ultraviolette Licht sorgt dafür, dass der Balken langsam abgetragen wird. 

Die Region Theta2 Orionis
James Webb: Die Region Theta2 Orionis

James Webb zeigt Foto des Orion-Balkens

Diesen Orion-Balken kann man auf der Hubble-Aufnahme auch erahnen, aber auf dem James-Webb-Bild sehen wir ihn wesentlich besser und das liegt am Infrarot-Licht. Die längeren Wellenlängen des infraroten Lichts – der Bereich, in dem James Webb das Universum betrachtet – sind in der Lage, den Staub zu durchdringen, was uns einen Blick in Regionen ermöglicht, die mit kürzeren Wellenlängen, wie dem sichtbaren Spektrum, unmöglich zu sehen sind. Und das erlaubt uns, ganz neue Vorgänge in kosmischen Regionen wahrzunehmen. Die Astronomin  Emilie Habart sagt: “Wir waren noch nie in der Lage, die feinen Details zu sehen, wie interstellare Materie in dieser Umgebung strukturiert ist, und herauszufinden, wie sich Planetensysteme in Gegenwart dieser harten Strahlung bilden können.” Alleine der Gedanke an potentielle Planeten dort ist super faszinierend. 

Stellt euch mal vor, eine außerirdische Zivilisation entsteht auf einem Planeten inmitten dieser bunten, dichten Gaswolken. Was für einen unglaublichen Nachthimmel müsste man dort haben? Die Daten von James Webb werden derzeit noch ausgewertet und die Chancen stehen sehr gut, dass wir dort Exoplaneten entdecken werden. Schaut euch mal diesen Teil der Aufnahme hier an, für mich eine der spektakulärsten Entdeckungen von James Webb bisher überhaupt. 

Foto von James Webb von einer Akkretionsscheibe
James Webb fotografiert Akkretionsscheibe

Hier sehen wir einen ganz jungen Stern, der sich tatsächlich wie eine Raupe in so einer Art Kokon befindet. Und mitten in dem Kokon sehen wir eine Akkretionsscheibe, also eine Ansammlung von Staub und Gas, die um den jungen Stern herum wirbelt. Und genau so haben auch die Planeten in unserem Sonnensystem vor vier bis fünf Milliarden Jahren begonnen, zumindest die inneren vier Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars. Um die junge Sonne wirbelten in einer Akkretionsscheibe Staub, Steinchen, Eisklumpen und Gas und aus diesem ganzen Zeug entstanden letztlich die Planeten. Wir stehen gerade auf einem Produkt der Akkretionsscheibe. Und genau diesen Prozess hat James Webb hier eingefangen. Ein junger Stern, der in einen Kokon aus interstellarem Gas gebettet ist und um den herum gerade Planeten, Monde und Zwergplaneten entstehen. Bis dann dort wirklich Planeten und vielleicht sogar Leben entsteht, werden noch einige hundert Millionen oder Milliarden Jahre vergehen.

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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? 

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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?

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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. 

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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. 

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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

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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.”

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James Webb: Unglaubliche Fotos des Jupiters

James Webb Teleskop und der Jupiter

Der Jupiter ist der Gigant unter den Planeten des Sonnensystems. Und dank James Webb sehen wir ihn nun wie noch nie zuvor. Das neue Foto vom Jupiter wird euch aus den Socken hauen!

Sicherlich habt Ihr schon oft beeindruckende Aufnahmen des Gasriesen Jupiter gesehen. Eins der ersten wirklich hochaufgelösten und detailreichen Bilder des Jupiters lieferte uns die Raumsonde Voyager 1 im Jahre 1979. 

Voyager-Aufnahme vom Jupiter

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Jupiter: Von Voyager bis Juno

Aus den Bildern konnten die Wissenschaftler sogar ein Video des Anflugs von Voyager 1 auf den Jupiter erstellen. Es muss ein unglaubliches Gefühl gewesen sein, durch die Voyager Sonden erstmalig in diese fremde und ferne Welt der Gasplaneten einzutauchen und das erste Mal in der Menschheitsgeschichte überhaupt diese Planeten in diesem Detail sehen zu können.

Seitdem hat sich natürlich viel in der Jupiterforschung getan. Der Höhepunkt war die Mission der Raumsonde Juno, deren einziger Zweck es ist, den Jupiter und seine Monde genauer zu erforschen. Seit dem Jahre 2016 befindet sie sich in einem Orbit um den Jupiter und die Mission geht noch bis mindestens 2025. In all diesen Jahren hat sie beeindruckende Aufnahmen des Gasriesen und seiner Monde erstellt, wie beispielsweise diese unwirklich erscheinende Aufnahme von Jupiters Südpol. 

Tolle Jupiter-Aufnahme der Juno-Sonde

Einmalige Jupiterfotos von James Webb

Und nun haben wir wieder einen technischen Sprung nach vorne gemacht und sehen den Jupiter in einem ganz neuen Licht. Das James-Webb-Teleskop hat sich den Gasriesen mal genauer angeschaut und diese Aufnahme hier gemacht. 

Wunderschöne Aufnahme des Jupiters

Das Wichtigste an dem Bild ist natürlich: Es ist unfassbar schön. Wenn man es sich dann genauer ansieht, erkennt man viele Details, die es noch unglaublicher machen. Zunächst mal fällt auf, dass wir die Gasschichten und Stürme des Jupiters sehr deutlich und kontrastreich sehen. Wie wir schon im Anflug der Voyager Sonden festgestellt haben, besteht die Oberfläche des Jupiters aus rotierenden Gasbändern. Im Prinzip ist der gesamte Jupiter ein einziger gigantomanischer Sturm. 

Doch zwischen den Gasbändern bilden sich manchmal noch Einzelstürme aus, wie beispielsweise der große rote Fleck, der größte Sturm des Jupiters, der zwar in den letzten Jahren geschrumpft ist – aber wie wir auf der James-Webb-Aufnahme sehen, besitzt er immer noch eine ziemlich stattliche Größe. Er erscheint hier besonders hell, da James Webb im Infrarotbereich arbeitet und die dichten, hohen Wolken dieses gigantischen Wirbelsturms besonders viel Strahlung zurückwerfen. Heidi Hammel von der Association of Universities for Research in Astronomy sagt: “Die Helligkeit kennzeichnet zudem die große Höhe dieser Wolken: Ähnlich wie die äquatorialen Bereiche des Planeten hat auch der Große Rote Fleck in großer Höhe liegende Wolkenschleier.”

Stürme auf dem Jupiter; Galaxien im Hintergrund

Aber auch all diese anderen kleinen Flecken sind Stürme, die im Gegensatz zum großen roten Fleck klein erscheinen, aber dennoch jeden Sturm auf unserer Erde locker in den Schatten stellen würden. 

Polarlichter auf dem Jupiter

Wir sehen noch mehr auf dieser James-Webb-Aufnahme. Der vielleicht beeindruckendste Aspekt ist das hier: Wunderschöne Polarlichter am Nord- und Südpol des Jupiters. Polarlichter sind kein rein irdisches Phänomen. Sie entstehen, wenn der energiegeladene Sonnenwind auf das Magnetfeld eines Planeten trifft und von diesen Magnetlinien zu den planetaren Polen transportiert wird. Dort kollidiert der Sonnenwind mit Molekülen der Atmosphäre und ionisiert sie, sie beginnen dann zu leuchten. 

Da der Jupiter ein Gasplanet ist, gibt es viel mehr Material, das ionisiert werden kann – dementsprechend haben wir massive Polarlichter, die wir auf dieser James-Webb-Aufnahme eindrucksvoll sehen können. Natürlich ist die molekulare Zusammensetzung der Gasschichten des Jupiters ganz anders als die der oberen Atmosphärenschichten der Erde, so dass die Polarlichter im optischen Bereich meistens andere Farben haben, wie wir auf dieser Aufnahme des Hubble-Teleskops sehen. Denn je nachdem, welche Gase mit dem Sonnenwind interagieren, entstehen andere Farben. Auf dem James-Webb-Bild ist das aber nicht relevant, da wir ja ohnehin nur den Infrarot-Bereich und nicht den optischen Bereich sehen, den unsere Augen normalerweise wahrnehmen können. 

Die Ringe des Jupiters

Wenn wir unseren Blick mal etwas neben den Jupiter richten, sehen wir auf dieser Wahnsinnsaufnahme aber noch mehr. Das hier ist das unscheinbare Ringsystem des Jupiters. 

Die Ringe des Jupiters

Viele Leute wissen gar nicht, dass auch der Jupiter Ringe besitzt, weil natürlich der Saturn mit seinem mächtigen Ringsystem den anderen meistens die Show stiehlt. Jupiters Ringe sind eine Million Mal lichtschwächer als der Planet selbst und daher auf normalen Teleskopaufnahmen meist nicht zu sehen. Doch die revolutionäre Sensitivität von James Webb ermöglicht es, sie so deutlich sichtbar zu machen. Neben und zwischen diesen Ringen verbergen sich wie auch beim Saturn jede Menge Monde. Man kennt schon 80 Monde des Jupiters, es gibt aber mit Sicherheit noch viel mehr, die wir noch nicht entdeckt haben. Und auf dem James-Webb-Bild sehen wir einige dieser jovianischen Trabanten, etwa Amalthea und Adrastea. Es handelt sich um zwei sehr kleine Monde des Jupiters. Böse Zungen würden sie als kleine Steinchen bezeichnen, aber auf dieser Aufnahme haben sie einen strahlenden Auftritt. 

Die Monde des Jupiters und die Polarlichter

Und es gibt noch einen unglaublichen Aspekt auf dem Bild: Wir sehen im Hintergrund sogar ferne Galaxien. Sterneninseln gefüllt mit Milliarden Sternen außerhalb unserer Milchstraße. Dass das James-Webb-Teleskop solche Deep-Space-Objekte gemeinsam mit einem nahen Planeten im Vordergrund auf einem Bild abbilden kann, ist unfassbar. Überhaupt übersteigt diese Aufnahme die Erwartung der meisten Planetenforscher um ein Vielfaches. Denn James Webb ist nicht primär auf die Erforschung der Planeten unseres Sonnensystems ausgelegt, sondern eben auf den Deep-Space-Bereich, ferne Exoplaneten, Galaxien, die Zeit nach dem Urknall und so weiter. Diese Aufnahme des Jupiters beweist, dass wir uns von James Webb einige revolutionäre Erkenntnisse über unser Sonnensystem erhoffen können. Die Astronomin Imke de Pater, die die Beobachtungen des Jupiters mit dem Webb-Teleskop geleitet hat, sagt: “Um ehrlich zu sein, hätten wir nicht erwartet, dass die Aufnahmen so gut sein würden. Es ist wirklich bemerkenswert, dass wir Details auf dem Jupiter erkennen können, aber auch seine Ringe, winzigen Trabanten und sogar Galaxien – alles in einer Aufnahme.”

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Wie James Webb Fotos macht

Interessanter Fakt noch am Rande: Man stellt sich das meistens so vor, dass James Webb ein Objekt anvisieren würde und dann ein tolles Bild einfach zurückschickt, die Astronomen drucken es, pinnen es an den Kühlschrank und alle freuen sich. So einfach funktioniert das aber gar nicht. In Wahrheit sendet James Webb seine Aufnahmen als riesige Datenpakete von Zahlen und Helligkeitswerten. Diese Datensuppe muss dann von fleißigen Wissenschaftlern mithilfe spezieller Software in Bilder umgerechnet werden und ins sichtbare Farbspektrum übertragen werden. Hinter einem solchen Bild, wie wir es nun sehen, steckt immens viel Arbeit. Aber das ist es definitiv wert, denn um das noch mal zu rekapitulieren: Auf dieser einen Aufnahme des Jupiters konnten wir in ganz neuem Licht die heftigen Stürme, Polarlichter, das Ringsystem, Monde und sogar ferne Galaxien sehen.

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Meteoroid beschädigt Spiegelsegment von James Webb

Illustration von James-Webb-Teleskop und Meteoriten

Das James-Webb-Teleskop wurde durch einen Mikrometeoroiden irreparabel beschädigt. Wie groß ist der Schaden wirklich? 

Vor zwei Wochen wurden uns die ersten spektakulären Bilder des James-Webb-Teleskops präsentiert. Es sah danach aus, als würden wir eine ganz neue Ära der Weltraumforschung aufbrechen, in der wir viele beeindruckende Bilder von uralten Galaxien, bunten galaktischen Nebeln und der Atmosphäre von Exoplaneten erhalten würden. Und dann die erschreckende Nachricht: Das James-Webb-Teleskop wurde irreparabel beschädigt. 

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James Webb Spiegelsegment ist beschädigt

Die Nachricht klingt schlimm, ist aber definitiv real. Eine irreparable Beschädigung durch einen Mikrometeor, ein winziges Steinchen, das durch unser Sonnensystem raste. James Webb befindet sich anders als das Hubble-Teleskop nicht in einem Orbit um die Erde sondern am sogenannten Lagrange-Punkt 2. Ein Lagrange-Punkt ist ein Punkt in einem System aus einem leichteren Himmelskörper wie einem Planeten und einem schwereren Himmelskörper wie einem Stern, den der Planet umkreist. Wenn man ein kleines Objekt wie zum Beispiel ein Weltraumteleskop an den Lagrange-Punkt befördert, umkreist es den schwereren Himmelskörper genau mit derselben Umlaufzeit wie der leichtere Himmelskörper, und zwar antriebslos. Die Erde besitzt mehrere solcher Lagrange-Punkte. Der L2-Punkt ist für Weltraumteleskope am besten geeignet, da ein Objekt die Orientierung in Bezug auf die Erde und die Sonne beibehält und dadurch störende Sonnenstrahlen viel besser abgeschirmt werden können, als wenn sich das Objekt direkt in einem Orbit um die Erde befinden würde. 

Darstellung des Lagrange-Punktes L2 zwischen der Erde und dem James-Webb-Teleskop

Einer der Nachteile an dieser Position ist aber das höhere Aufkommen von Mikrometeoroiden. Die NASA hatte bereits im Juni berichtet, dass es sechs Einschläge von solchen Steinchen auf dem James-Webb-Teleskop gegeben habe. Aber wie groß der Schaden war, konnte zu diesem Zeitpunkt noch nicht abgeschätzt werden. Klar war, dass die Mikrometeoroiden, die das Teleskop getroffen hatten, größer waren, als in den Modellen vor dem Start angenommen wurde. Dass es grundsätzlich zu solchen Einschlägen kommen würde, hatte man natürlich einkalkuliert, aber bei der Größe der Steinchen hat die NASA sich wohl verschätzt. 

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Schaden am James Webb kann nicht repariert werden

Fünf der Mikrometeoroideneinschläge hatten laut der NASA nur „vernachlässigbare Effekte“ auf die Spiegel des Weltraumteleskops, die man durch die Ausrichtung der Spiegel korrigieren kann. Aber der sechste Meteoroiden-Einschlag hatte es in sich. Durch diesen ist ein Schaden entstanden, der nicht korrigiert werden kann. Bei Kosten von zehn Milliarden Dollar für das Teleskop tut so eine News schon weh. Definitiv eine unschöne Sache, die dem Webb-Teleskop da widerfahren ist – aber wirklich relevant ist ja nun die Frage, wie sehr das die Bildqualität beeinflussen wird. 

James Webb: Zerstörtes Spiegelsegment kann ausgeglichen werden

Betroffen ist nur das Spiegelsegment C3. Der Rest des Spiegels mit einem Durchmesser von über 30 Metern ist in guter Verfassung. Die NASA äußerte sich wie folgt zu dem Schaden: “Auf der Ebene des gesamten Teleskops war der Effekt gering, da nur ein kleiner Teil der Teleskopfläche betroffen war. Die Fähigkeit von Webb, Spiegelpositionen zu erkennen und zu korrigieren, ermöglicht eine teilweise Korrektur der Folgen von Einschlägen, indem die Ingenieure die Position des betroffenen Segments anpassen und so einen Teil der Verzerrung ausgleichen können.” 

Betroffenes Spiegelsegment am James Webb: C3

Man kann sagen, dass wir zwar einen irreparablen Schaden haben, der aber relativ klein ist und der durch eine Spiegelpositionierung zum Teil abgeschwächt werden konnte. Nicht schön, aber kein Drama, denn immerhin sind die faszinierenden Bilder, die wir vor kurzem bestaunen dürften, schon nach Eintritt des Schadens entstanden. Was aber, wenn das nochmal passiert? Denn wenn die NASA-Wissenschaftler sich bezüglich des Einfluss der Mikrometeoroiden verschätzt haben, dann könnte es natürlich jederzeit wieder geschehen, dass James Webb getroffen wird – und nächstes Mal geht die Sache dann vielleicht nicht so glimpflich aus. Man stelle sich mal vor, ein oder mehrere Spiegelsegmente würden dadurch komplett zerstört werden. Die NASA versucht nun auf Hochtouren herauszufinden, wie groß die Gefahr wirklich ist. In einem veröffentlichten Bericht heißt es: “Es ist noch nicht klar, ob der Einschlag in Segment C3 im Mai 2022 ein seltenes Ereignis war, also ein unglücklicher früher Einschlag eines Mikrometeoroiden mit hoher kinetischer Energie, der statistisch gesehen nur einmal in mehreren Jahren auftreten könnte, oder ob das Teleskop möglicherweise anfälliger für Schäden durch Mikrometeoroiden ist, als die Modellierung vor dem Start voraussagte.”

Größenvergleich: Mikrometeoroid in Scheibe der ISS

Sollte sich herausstellen, dass James Webb einem höheren Schadensrisiko ausgesetzt ist, wäre das aber immer noch kein Weltuntergang. Die NASA könnte dann zum Beispiel in Erwägung ziehen, die Zeit, in der das Teleskop in die Richtungen schaut, in denen mehr Mikrometeoroiden durch den Weltraum fliegen, zu minimieren oder das Teleskop während bestimmter Meteoritenschauer wegzurichten. Wir können vorerst beruhigt sein und uns auf weitere tolle Bilder freuen. 

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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. 

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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

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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.”

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Von-Neumann-Sonden: Ist die Galaxis in Gefahr?

Darstellung einer Von-Neumann-Sonde vor einer Galaxie

Werden Aliens die Galaxis durch eine virusartige Raumsonde zerstören, die sich selbst vermehren kann? Was völlig verrückt klingt, ist tatsächlich möglich: mit der Idee der Von-Neumann-Sonde. 

Wer an interstellare Raumschiffe und das Erforschen fremder Sternsysteme denkt, stellt sich gewiss Captain Kirk vor, wie er mit der Enterprise zum Warpspeed ansetzt. Vermutlich werden auch wir bald fremde Sternsysteme erforschen können. Nicht so, wie in Star Trek. Die Raumsonden, die wir in den Kosmos schicken werden, könnten winzig sein. Kleine Nanoroboter, die sich selbst replizieren können – sogenannte Von-Neumann-Sonden.

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Die grundsätzliche Idee der Sonde geht auf den ungarisch-amerikanischen Mathematiker John von Neumann zurück, der 1953 die Theorie einer sich selbst replizierenden Maschine entwickelte. Er selbst hatte allerdings noch nicht die Idee, dass die Anwendung einer solchen Von-Neumann-Maschine vor allem in der Weltraumforschung liegen könnte. 

Erfinder der Sonde: John von Neumann

Was ist eine Von-Neumann-Sonde genau? 

Im Prinzip handelt es sich um eine Raumsonde, die ohne Eingriff eines Menschen eine exakte Kopie ihrer selbst herstellen kann, die dann wiederum in der Lage ist, sich exakt zu kopieren. Man könnte statt kopieren auch reproduzieren sagen, denn es handelt sich de facto um einen Maschinen-Einzeller. Dazu ein konkretes Szenario: Die Menschheit schickt hunderte Von-Neumann-Sonden zu den nahegelegenen Sternsystemen. Diese Sonden landen auf den dortigen Exoplaneten und könnten sich durch Verwendung dort vorhandener Ressourcen replizieren. Sie bauen sich also kurzzeitig als eine Art Mini-Fabrik auf und erschaffen einen Klon. Nachdem dieser Prozess abgeschlossen ist, reisen beide Sonden weiter. 

Wenn 100 Von-Neumann-Sonden der ersten Generation sich reproduzieren und dann die doppelte Anzahl zu den nächsten Exoplaneten weiter fliegt und wieder Klone erschafft, wie viele Von-Neumann-Sonden haben wir dann nach zehn Reproduktionsprozessen? Unfassbar viele! Es würde sich hier um ein wahres exponentielles Wachstum handeln. Diese Sonden befallen wie Viren Exoplaneten, beuten ihre Ressourcen aus, reproduzieren sich und befallen noch mehr Exoplaneten. Die Von-Neumann-Sonden würden eine gute Lösung für das Problem darstellen, dass unsere Galaxis gigantisch groß ist und die Anzahl der Exoplaneten unsere kühnsten Träume übersteigt. Durch die Selbstreplikation der Sonden könnten wir große Teile der Milchstraße erforschen, die wir auf klassischem Wege alleine zeitlich niemals erreichen könnten. 

Wie ein Virus könnten die Von-Neumann-Sonden andere Welten befallen

Von-Neumann-Sonden: Können wir sie bauen?

Und wie müsste eine solche Sonde aussehen? Um ressourcensparend zu sein, sollte sie sehr klein sein, eine Art Nanoroboter, vielleicht wirklich nur so groß wie eine Stecknadel. Eine solche minimale Größe würde es erlauben, die Von-Neumann-Sonden auf fast Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, etwa mit Super-Lasern. Noch sind wir nicht so weit, solche Maschinen zu bauen, es bedarf da noch einiger Forschung in der Nanorobotik. 

Aber so unglaublich wie es klingt, ist es auch wieder nicht. Es gibt bereits Pläne, Miniatur-Sonden auf einen Teil der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen und nach Proxima Centauri zu schicken. Stephen Hawking war zu seinen Lebzeiten an der Planung des Projekts Breakthrough Starshot beteiligt, das genau dies vorhat. Mit etwas Zukunftsoptimismus lässt sich durchaus die Position vertreten, dass wir irgendwann in der Lage sein werden, Von-Neumann-Sonden zu bauen. Und das führt uns zum beunruhigenden Aspekt der ganzen Sache: Aliens.

Könnte so eine Von-Neumann-Sonde aussehen?

Fermi-Paradoxon und Von-Neumann-Sonden

Die Von-Neumann-Sonden sind untrennbar mit dem Fermi-Paradoxon verbunden, also der paradoxen Situation, dass es angesichts der schieren Masse an Himmelskörpern in der Milchstraße und dem Alter unserer Galaxis eigentlich raumfahrende Alien-Zivilisationen geben müsste, wir aber von denen noch nie irgendetwas mitbekommen haben. Das ist irgendwie paradox. Wie kommen da jetzt die Von-Neumann-Sonden ins Spiel? Wenn es intelligenten Alien-Zivilisationen gelungen wäre, interstellar zu reisen und mehrere Planeten zu besiedeln, dann vermutlich nur, indem sie eine Von-Neumann-Technik eingesetzt hätten. Denn das ist einfach der naheliegendste Weg, um große Teile der Galaxis schnell zu erreichen und auszukundschaften. 

Meteorit

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Da aber die Reproduktion der Von-Neumann-Sonden exponentiell ist, spräche einiges dafür, dass sie dann schon in unserem Teil der Galaxis angekommen wären. Nur: eine solche Von-Neumann-Sonde hat natürlich noch niemand gesehen. Das Fehlen dieser Sonden könnte bedeuten, dass es in der Milchstraße keine interstellar reisenden Aliens gibt. Es gibt aber auch einige andere Erklärungen: Zunächst könnten auch in unserem Sonnensystem bereits außerirdische Von-Neumann-Sonden unterwegs sein – da sie aber so unscheinbar sind, wissen wir davon nichts. Vielleicht reproduzieren sich gerade jetzt auf dem Mars, auf dem Saturnmond Enceladus oder auf dem Pluto Alien-Sonden. Keinesfalls unmöglich. Das wäre auch eine sehr passende Antwort darauf, weshalb wir in unserer galaktischen Nachbarschaft noch keine Aliens gefunden haben. Deren Planeten wurden bereits von der Von-Neumann-Armee zerstört. 

Der Graue Schleim: Gray Goom

Oder eine andere Annahme: Es existieren außerirdische Zivilisationen, aber sie sehen vom Bau von Von-Neumann-Sonden ab, da sie ein fundamentales Problem erkannt haben, dass damit einhergeht: Sobald Von-Neumann-Sonden losgeschickt wurden und sich unkontrolliert reproduzieren, setzt ein exponentieller Prozess ein, der über kurz oder lang alle Ressourcen der Galaxis vernichten würde. Denn es entstehen immer mehr Sonden, die immer mehr Himmelskörper befallen, um aus immer mehr Ressourcen immer mehr neue Sonden zu klonen. Bei diesem exponentiellen Wachstum würde es nicht lange dauern, bis die gesamte Galaxis befallen wäre. Denkt an unsere exponentielle Rechnung vom Anfang: Hundert Sonden werden zu zweihundert Sonden, zweihundert Sonden zu vierhundert und so weiter. Selbst wenn man davon ausgeht, dass die Sonden nur alle hundert Jahre neue Planeten erreichen würden, hätten wir in kosmisch gesehen sehr kurzen Zeitabständen eine Neumann-Pandemie von wirklich galaktischem Ausmaße. Die Verwendung von Von-Neumann-Sonden könnte also unsere gesamte Galaxis zerstören – unglaublich, aber wahr. 

Unsere Erde – befallen vom Grauen Schleim oder auch Gray Goo

Wenn es intelligente Alien-Zivilisationen da draußen gibt, dann können wir nur hoffen, dass sie das auch erkennen und von der Verwendung dieser Technologie absehen. Und wenn wir Menschen irgendwann in der Zukunft technologisch so weit fortgeschritten sein sollten, sollten auch wir das im Hinterkopf behalten. Die Idee, dass eine sich selbst reproduzierende Maschine zur Apokalypse führen könnte, bezeichnet man übrigens als Graue Schmiere oder auf Englisch Gray Goo. Nanotechnologie-Vordenker Eric Drexler erwähnte diesen Begriff erstmals in seinem 1986 erschienenen Buch Engines of Creation. Er beschrieb darin das Szenario, das eine sich selbst replizierende Nanotechnologie irgendwann alle Ressourcen der Erde aufbrauchen könnte. Die Masse an einzelnen Nanorobotern wäre irgendwann so gigantisch, dass sie einfach einen riesigen grauen Schleim bilden, der nach und nach die Erde umschließt. Eric Drexler ordnet es ein: “Man stelle sich einen Replikator vor, der Kopien von sich selbst erstellt. Der erste Replikator erstellt eine Kopie in 1000 Sekunden, die zwei Replikatoren erstellen dann zwei weitere in den nächsten 1000 Sekunden, die vier erstellen vier weitere, und die acht erstellen wieder acht Replikatoren. Nach zehn Stunden gibt es nicht 36 neue Replikatoren, sondern über 68 Milliarden. In weniger als einem Tag würden sie 1 Tonne wiegen; in weniger als zwei Tagen wäre die Masse größer als die der Erde; und 4 Stunden darauf hätten die Replikatoren eine Masse größer der der Sonne und aller Planeten gemeinsam.”

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Dem Jupiter so nah: Mehr Fotos von James Webb

Jupiter auf einem Foto hinter dem James-Webb-Teleskop

Wer das letzte Mal schon von den James Webb Fotos begeistert war, darf sich freuen: Es gibt noch mehr geheime Bilder, die jetzt erst veröffentlicht wurden. Und die sind wirklich unglaublich und zeigen etwas Spannendes in unserem Sonnensystem. 

Letzte Woche haben wir Historisches erlebt und die ersten offiziellen Bilder des James-Webb-Teleskop gesehen: 

  • der Galaxienhaufen SMACS0723 
  • die unfassbar schönen kosmischen Klippen im Carina-Nebel, in denen neue Sterne geboren werden
  • die interagierenden Galaxien von Stephans Quintett mit ihren ineinander fließenden Wasserstoffströmen
  • der südliche Ringnebel, ein klassischer planetarischer Nebel, also der Überrest eines sterbenden Sterns
  • die Analyse der Atmosphäre des Exoplaneten WASP-96b, die verdunstetes Wasser auf diesem Exo-Jupiter gezeigt hat. 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Aber wie nun herauskam, gibt es noch mehr Fotos – Bilder, die ebenso spektakulär waren, es aber aus verschiedenen Gründen nicht in die finale Auswahl der Erstveröffentlichungen geschafft haben. Die Bilder waren enthalten in einem Bericht der NASA, der auf den ersten Blick sehr behördenmäßig aussieht. Aber einige Leute haben da mal reingeschaut und diese Bilder entdeckt. 

Dem Jupiter so nah: Neue James-Webb-Aufnahmen vom Jupiter

Das erste Bild zeigt den größten Planeten unseres Sonnensystems, den Jupiter. Schaut euch das mal an. Was für eine unfassbare Infrarot-Aufnahme des Gasriesen. 

Foto von James Webb: Der Jupiter

Die Aufnahme wurde mit der Nahinfrarotkamera des James-Webb-Teleskop, der sogenannten NIRCam durchgeführt. Die Kamera verwendet einen 2,12-Mikrometer-Filter, um in die mächtigen Wolkenschicht des Jupiters zu blicken. Zur Erinnerung: Der Jupiter ist ein Gasplanet, das heißt, er besteht abgesehen von einem potentiell existierenden festen Kern aus gigantischen Gasstürmen, die über seine Oberfläche wirbeln. Diese Stürme ordnen sich in rotierenden Gasbändern an. Die Infrarot-Technik von James Webb ermöglicht uns, unter die oberen Gasschichten zu blicken.

Der größte Sturm des Jupiters, der Große Rote Fleck, ist auf der Aufnahme ein heller weißer Fleck, ebenso wie die Regionen um den Äquator und die Pole. In den dunkleren Bereichen der Jupiteratmosphäre sind zarte weiße Wirbel zu erkennen. Und, was besonders spannend ist: Auf dem Bild ist auch der Jupitermond Europa zu sehen, der im infraroten Bereich unglaublich hell leuchtet und dessen Schatten deutlich links vom Großen Roten Fleck zu sehen ist. Bryan Holler, ein Wissenschaftler am Space Telescope Science Institute in Baltimore, sagt zu dem Bild: „Zusammen mit den Tiefenfeldbildern, die neulich veröffentlicht wurden, zeigen diese Bilder von Jupiter die ganze Bandbreite dessen, was Webb beobachten kann, von den schwächsten, am weitesten entfernten Galaxien bis hin zu Planeten in unserem eigenen kosmischen Hinterhof, die man mit bloßem Auge von seinem eigenen Hinterhof aus sehen kann.” 

Dass das James-Webb-Teleskop auch Objekte in unserem Sonnensystem so gut beobachten kann, ist etwas, das viele gar nicht auf dem Schirm haben, da der Fokus natürlich auf sehr weit entfernten Objekten und der Zeit kurz nach dem Urknall liegt. Man könnte glatt ganz aufgeregt werden, wenn man sich ausmalt, was wir mit James Webb in unserem Sonnensystem entdecken werden. Sicher ist, dass uns einige revolutionäre Erkenntnisse vor allem über die Gasplaneten und ihre Monde bevorstehen. 

Auf der ursprünglichen Version des Bildes waren sogar noch viel mehr Jupitermonde zu sehen, die dann aber in der Bearbeitung verloren gingen. Auf dieser Aufnahme, für die ein Filter verwendet wurde, der langwelligere Strahlung sichtbar macht, können wir noch weitere Monde erahnen. Über Europa sehen wir den Mond Thebe und rechts neben dem Jupiter den kleinen Mond Metis. Stefanie Milam, eine Planetenforscherin am Goddard Space Flight Center der NASA sagt: „Ich konnte nicht glauben, dass wir alles so deutlich sehen konnten und wie hell sie waren. Es ist wirklich aufregend, an die Möglichkeiten zu denken, die wir haben, um diese Art von Objekten in unserem Sonnensystem zu beobachten.”

James Webb mit Filter: Der Jupiter und der Mond Thebe

Foto eines Asteroiden von James Webb

Und es gibt noch ein weiteres James-Webb-Bild, das letzte Woche nicht gezeigt wurde.. Deutlich zu erkennen ist ein sich vor dem Sternenhintergrund bewegendes Objekt. Was könnte das sein, das James Webb da mit dieser rasenden Geschwindigkeit aufgenommen hat?

Aufnahme von James Webb: Ein Asteroid

Wir sehen hier den Asteroiden Tenzing – benannt nach Tenzing Norgay, der zusammen mit dem neuseeländischen Forscher Edmund Hillary als Erster den Gipfel des Mount Everest erreichte. Dieser Asteroid befindet sich im Asteroidengürtel zwischen dem Mars und dem Jupiter und besitzt einen Durchmesser von etwa viereinhalb Kilometern. Tenzing ist an sich kein allzu besonderer Asteroid, aber die Tatsache, dass das James-Webb-Teleskop ihn überhaupt aufnehmen konnte, ist unglaublich. Das Teleskop ist eigentlich so konzipiert, dass es Objekte mit der Geschwindigkeit eines Mars verfolgen kann. In der Inbetriebnahmephase hat das Team jedoch herausgefunden, dass James Webb auch dann noch Daten erhalten kann, wenn sich ein Objekt mit 67 Millibogensekunden pro Sekunde bewegt. Das entspricht mehr als der doppelten Geschwindigkeit, die man für möglich gehalten hat. 

Meteorit

Flog wie der Asteroid Tenzing durch’s All: der Meteorit

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Diese Aufnahme vom Asteroiden Tenzing zeigt, dass das James-Webb-Teleskop so derart gut ist, dass es selbst die Erwartungen der Wissenschaftler übersteigt, die das Ding gebaut haben. In dem Bericht der NASA heißt es: “Das James-Webb-Teleskop ist voll und ganz in der Lage, die Entdeckungen zu machen, für die es gebaut wurde. James Webb sollte grundlegende Durchbrüche in unserem Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Galaxien, Sternen und Planetensystemen ermöglichen. Wir wissen jetzt mit Sicherheit, dass es das tun wird.”

Es sieht also ganz so aus, als könnten wir uns in den nächsten Monaten und Jahren auf spektakuläre Bilder und Durchbrüche in der Weltraumforschung im Wochentakt freuen. Und das werden nicht nur Durchbrüche zu fernen Exoplaneten und den ältesten Galaxien des Kosmos, die kurz nach dem Urknall entstanden sind, sein, sondern auch zu Planeten, Monden und Asteroiden in unserem Sonnensystem. Vielleicht wird uns das James-Webb-Teleskop sogar helfen, den ominösen Planet Neun zu finden, der sich der Theorie irgendwo im geheimnisvollen Bereich hinter dem Pluto befindet. Es bleibt spannend. 

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