Das James-Webb-Weltraumteleskop

Ein Teleskop für das Infrarot

Infrarot ist Licht mit etwas längeren Wellenlängen als Rot, für unsere Augen unsichtbar, aber als Wärme spürbar. Webb wurde aus drei Gründen vor allem für dieses Licht gebaut.

Erstens dehnt sich das Universum aus, und das streckt das Licht der fernsten Galaxien zu längeren Wellenlängen, eine Verschiebung, die Astronomen Rotverschiebung nennen. Licht, das die ersten Galaxien als ultraviolettes oder sichtbares Licht verließ, kommt heute als Infrarot an. Zweitens durchdringt Infrarot Staubwolken, die neugeborene Sterne verbergen. Drittens hinterlassen die Gase in Planetenatmosphären im Infrarot ihre Fingerabdrücke.

Spiegel und Sonnenschild

Der Hauptspiegel ist 6,5 m breit, zu groß, um am Stück in irgendeine Rakete zu passen. Er besteht aus 18 sechseckigen Segmenten aus leichtem Beryllium, überzogen mit einer dünnen Goldschicht, die Infrarot sehr gut reflektiert. Für den Start wurde der Spiegel zusammengefaltet und im All entfaltet.

Ein Infrarotteleskop muss kalt sein, sonst leuchtet seine eigene Wärme und überstrahlt schwache Ziele. Webbs Sonnenschild besteht aus fünf Lagen sehr dünner Folie, jede etwa so groß wie ein Tennisplatz. Die heiße, der Sonne zugewandte Seite kann über 90 °C erreichen, während die beschattete Seite unter etwa −233 °C bleibt. Ein Instrument wird von einem kleinen Kühlaggregat zusätzlich gekühlt.

Start und Reise zum L2

Webb startete am 25. Dezember 2021 von Französisch-Guayana aus mit einer europäischen Ariane-5-Rakete. In den folgenden Wochen entfaltete es Sonnenschild und Spiegel in einer langen Reihe von Schritten, von denen jeder einzelne die Mission hätte beenden können. Alle gelangen.

Danach schwenkte es in eine Bahn um den zweiten Lagrange-Punkt, kurz L2, etwa 1,5 Millionen km von der Erde entfernt auf der sonnenabgewandten Seite. Am L2 wirken die Anziehungskräfte von Sonne und Erde so zusammen, dass eine Raumsonde mit der Erde Schritt hält. Von dort aus stehen Sonne, Erde und Mond alle auf derselben Seite, sodass ein einziger Schild sie alle abschirmen kann. Der Start war so genau, dass Webb Treibstoff sparte; die NASA rechnet mit genug für etwa 20 Jahre Betrieb.

Was Webb gefunden hat

Seine ersten Farbbilder wurden im Juli 2022 veröffentlicht. Seitdem hat Webb Galaxien entdeckt, die nur etwa 300 Millionen Jahre nach dem Urknall existierten. Viele sind heller und weiter entwickelt, als Modelle vorhersagten, was die Theoretiker beschäftigt.

Webb hat Kohlendioxid, Wasserdampf und andere Moleküle in den Atmosphären von Planeten um andere Sterne gemessen. Es hat Staubscheiben abgebildet, in denen Planeten entstehen, den Lebenszyklus von Sternen in Nebeln verfolgt und frühe Galaxien mit überraschend großen Schwarzen Löchern gefunden.

Es untersucht auch unsere eigene Nachbarschaft und hat die Ringe von Neptun und Uranus, das Wetter auf Jupiter und das schwache Leuchten ferner Kometen aufgenommen.

Webb und Hubble gemeinsam

Webb wird oft Hubbles Nachfolger genannt, doch die beiden arbeiten als Partner. Hubble ist im ultravioletten und sichtbaren Licht am stärksten, Webb im Infrarot. Kombiniert man ihre Bilder, sieht man im selben Nebel sowohl das leuchtende Gas als auch die verborgenen Sterne.

Ein großer Unterschied: Hubble kreist nahe der Erde und konnte von Astronauten repariert werden. Webb ist für jeden Wartungsbesuch viel zu weit entfernt, daher wurde es so entworfen und getestet, dass es ohne Hilfe funktioniert.

Kann man Webb sehen?

Nicht mit bloßem Auge. In etwa 1,5 Millionen km Entfernung, rund dem Vierfachen der Mondentfernung, ist es viel zu lichtschwach. Geübte Amateure mit großen Teleskopen und Kameras haben es gelegentlich als winzigen, sich bewegenden Punkt aufgenommen.

Am besten verfolgt man Webb über die Bilder, die NASA, ESA und die Kanadische Weltraumagentur veröffentlichen, meist mit Erläuterungen dazu, was jedes Bild zeigt.