Das James-Webb-Weltraumteleskop ist eine Mission der Superlative. Mit seinem 6,50 Meter großen Spiegel und hochsensiblen Infrarotoptiken kann dieses Teleskop schärfer und weiter sehen als alle vor ihm. Gleichzeitig war der Transport ins All und die darauf folgende Prozedur des Auseinanderklappens und Justierens so kompliziert und risikoreich wie bei keinem anderen Instrument zuvor. Mehr als 300 einzelne Schritte mussten so präzise ablaufen wie ein Uhrwerk, damit das fünfschichtige Sonnensegel von der Größe eines Tennisplatzes aufgefaltet und in Position gebracht werden konnte und die Spiegel des Teleskops in ihre finale Konfiguration gelangten. Nachdem das am 25. Dezember 2021 gestartete Teleskop diese Schritte während seines Fluges an seinen Einsatzort absolviert hat, kreist es nun seit Ende Januar um den 1,5 Millionen Kilometer entfernten Lagrangepunkt 2. Dort wurden dann die 18 Segmente seines Primärspiegels in monatelanger Feinarbeit bis auf wenige Nanometer genau justiert, um ein unverzerrtes, klares Bild zu garantieren.
Deep Field und Exoplaneten-Spektrum
Jetzt ist es endlich soweit: Die Vorbereitungen sind abgeschlossen und das James-Webb-Teleskop hat mit seinem wissenschaftlichen Betrieb begonnen. Zum Einstieg wählte die NASA mehrere Zielobjekte und Motive aus, die die Vielseitigkeit und Einsatzmöglichkeiten des Teleskops bestmöglich illustrieren. Bereits am Abend des 11. Juli 2022 präsentierte US-Präsident Joe Biden höchstpersönlich die erste Aufnahme des Webb-Teleskops: Das “First Deep Field” – die bisher tiefste und schärfste Infrarot-Aufnahme des fernen Kosmos. Sie zeigt den Galaxienhaufen SMACS 0723, der rund 4,6 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt liegt. Die große Schwerkraft dieser Galaxien und der mit ihnen verknüpften Dunklen Materie lässt diesen Haufen wie eine Gravitationslinse für tausende noch weiter entfernte, lichtschwächere Galaxien wirken. Sie werden nun in dieser Aufnahme der Near Infrared Camera (NIRCam) erstmals mitsamt ihrer Details sichtbar. Um die extrem lichtschwachen Galaxien sichtbar zu machen, hat das Teleskop diesen Himmelsausschnitt insgesamt 12,5 Stunden lang angepeilt. Die Aufnahme zeigt die Galaxien im nahinfraroten Wellenlängenbereich von 0,5 bis 0,6 Mikrometer.
Die zweite bedeutende Veröffentlichung des Webb-Teleskops ist kein Bild, sondern ein Spektrum: Es zeigt die spektrale Signatur des 1150 Lichtjahre entfernten Gasplaneten WASP-96 b, der etwa 1,2-mal so groß ist wie Jupiter und die Hälfte seiner Masse hat. Der Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) des Teleskops hat das Licht analysiert, das bei der Passage dieses Planeten vor seinem Stern zur Erde gelangt. Weil die in der Gashülle des Planeten enthaltenen Elemente und Moleküle dabei charakteristische Absorptionslinien im Lichtspektrum hinterlassen, können Astronomen anhand solcher Spektren die Zusammensetzung von Exoplaneten-Atmosphäre bestimmen. Das Webb-Teleskop liefert dafür erstmals die nötige Auflösung und Sensitivität. Das NIRISS-Instrument kann die Wellenlängen des Lichts bis auf ein Tausendstel Mikrometer genau trennen und noch feinste Helligkeitsunterschiede erkennen. Sein Spektralbereich von 0,6 bis 2,8 Mikrometern reicht weiter ins Infrarote hinein als bei anderen Spektrografen. Damit ist das Webb-Teleskop besonders dafür geeignet, Moleküle wie Wasser, Sauerstoff, Methan oder Kohlendioxid zu detektieren. Im Falle von WASP-96 b zeigt das Spektrum klar die Präsenz von Wasserdampf in der Gashülle an.
