Das James Webb-Weltraumteleskop , das frühestens am 22. Dezember in die Umlaufbahn geschickt werden soll, ist das größte und leistungsstärkste Weltraumteleskop der NASA, das je gebaut wurde.
Mit vier wissenschaftlichen Instrumenten – Nah-Infrarot-Kamera, Nah-Infrarot-Spektrograph, Mittel-Infrarot-Instrument und Nah-Infrarot-Imager und Slitless-Spektrograph – Das Teleskop wird laut NASA “nach der unbeobachteten Entstehung der ersten Galaxien jagen und in Staubwolken schauen, in denen sich heute Sterne und Planetensysteme bilden”.
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Die gesammelten Daten werden helfen, Antworten auf Fragen in vier Bereichen der modernen Astronomie zu finden :
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- Erstes Licht
- Ansammlung von Galaxien
- Geburt von Sternen und protoplanetaren Systemen
- Planetensysteme und der Ursprung des Lebens.
Warum trägt es Infrarotkameras?
Ungefähr 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall war unser Universum extrem heiß und mit dichten Teilchen gefüllt. Als es langsam abkühlte, entstanden die Bausteine – Helium und Wasserstoff. Studien haben ergeben, dass die ersten Sterne etwa 150 bis 200 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sind. Wie sahen also das erste Licht oder die ersten Sterne des Universums aus? Webb soll uns helfen, solche Fragen mit Infrarotkameras zu beantworten.
Das Licht der ersten Sterne und Galaxien, die vor fast 13,6 Milliarden Jahren entstanden sind, muss durch Raum und Zeit reisen, bevor es das Teleskop erreicht. Wenn dieses Licht das Teleskop erreicht, ändert sich seine Farbe, und dieses Phänomen wird Rotverschiebung genannt. Das sichtbare oder UV-Licht der ersten Sterne und Galaxien verschiebt sich zu röteren Wellenlängen, wenn das Teleskop es sieht. Aus diesem Grund ist Webb mit Instrumenten im nahen und mittleren Infrarot ausgestattet. Indem wir die frühesten Galaxien studieren und sie mit den heutigen Galaxien vergleichen, können wir das Wachstum und die Entwicklung von Galaxien verstehen.
Wie wird Webb die Geburt von Sternen und Planetensystemen untersuchen?
Sterne werden in Wolken aus warmem Gas und Staub geboren und junge Sterne emittieren normalerweise in der Anfangsphase Strahlung im nahen und mittleren Infrarot, Webbs nahes und mittleres Infrarot hilft dabei studieren Sie diese Sternentstehungsregionen.
Der Nahinfrarot-Imager und das Slitless Spectrograph-Instrument helfen Webb die Planetensysteme studieren. NIRISS kann Licht mit einer Wellenlänge von 0,6 Mikrometer (sichtbares Rot) bis 5 Mikrometer (mittleres Infrarot) einfangen.
Webb wurde auch entwickelt, um die Planeten unseres Sonnensystems zu untersuchen – Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun – und ihre Satelliten. Es wird auch Kometen, Asteroiden und Kleinplaneten auf oder außerhalb der Umlaufbahn des Mars untersuchen.
Webb im Vergleich zu anderen Weltraumteleskopen
Das Webb-Teleskop gilt als wissenschaftlicher Nachfolger der Weltraumteleskope Hubble und Spitzer. Webb hat einen größeren Hauptspiegel — etwa 2,5-mal größer im Durchmesser als der Hubble-Spiegel. Webb wird viel weiter von der Erde entfernt operieren (1,5 Millionen km entfernt).
Das 2009 gestartete und 2018 ausgemusterte Kepler-Teleskop half dabei, Planeten zu identifizieren, die sich in oder in der Nähe der bewohnbaren Zone anderer Sterne befinden. Die NASA sagt, dass Kepler „als “breit und flach” Durchmusterungsteleskop, während Webb für “schmal und tief” fokussierte Studien mit Nah- und Mittel-IR-Bildgebung und Spektroskopie.“
Ein weiteres großes Infrarot-Teleskop — das Herschel-Weltraumobservatorium — gebaut und betrieben von der Europäischen Weltraumorganisation war von 2009 bis 2013 aktiv.
Aber Webb und Herschel ergänzen sich. Webb wird für Wellenlängen vom sichtbaren Licht bis zum mittleren Infrarot empfindlich sein, während Herschel im fernen Infrarot empfindlich war.
“Durch die Arbeit bei längeren Wellenlängen sah Herschel kältere Objekte, wie die frühesten Stadien von Sternentstehung in dunklen Wolken und Emission von Molekülen wie Wasser. Webb wird weitere energetische Phänomene beobachten, darunter die Bildung von Protosternen und sehr weit entfernten Galaxien“, sagt die NASA.
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Wie kommuniziert Webb mit der Erde?
Das Webb-Teleskop wird über einen Hochfrequenz-Radiosender Daten zur Erde senden, und große Radioantennen, die Teil des NASA Deep Space Network sind, werden diese Signale empfangen. Es wird an das Webb Science and Operation Center am Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, USA, weitergeleitet
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