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James Webb Telescope bringt Hubbles „Ultra Deep Field“ auf die nächste Stufe

NIRSpec, eine unglaubliche Technologie des James-Webb-Weltraumteleskops, wird in das alte Universum spähen.

Eine Illustration von Webb links und Hubbles Ultra Deep Field-Bild rechts. 1, 2

Es ist nicht zu leugnen: Das Hubble-Weltraumteleskop ist eine der krönenden Errungenschaften in unserem gemeinsamen Streben, mehr über den Weltraum zu erfahren. Seit die NASA das veröffentlicht hat erstes Hubble-Bild 1990 hat das Weltraumteleskop, das erstmals 1946 vom Astrophysiker Lyman Spitzer, Jr. von der Yale University erdacht wurde, Geschichte geschrieben.

Hubble hat unser Wissen über andere Sonnensysteme, außerirdische Welten und mehr erheblich erweitert. Hubbles prägende Fotos haben den Grundstein für ein neues Kapitel der Weltraumforschung gelegt, das diesen Sommer beginnen soll.

Diese definierende Arbeit ist die Hubble-Deep-Field-Bild steht für eine Sammlung von 342 verschiedene Aufnahmen von einem der dunkelsten Bereiche des Weltraums. Die Fotos wurden alle zwischen dem 18. und 28. Dezember 1995 aufgenommen.

Hubbles Kameras enthüllten unzählige alte Galaxien in der scheinbaren Leere des Weltraums. Einige Schätzungen beziffern sie auf etwa 10.000. Zusammen bilden sie ein breites Spektrum an Alter, Formen, Farben und Größen. Als Wissenschaftler es der Öffentlichkeit zugänglich machten, dauerte esdie Welt im Sturm – wir haben uns angesehen, wie das Universum aussah vor 13 Milliarden Jahren.

Ein paar Jahre später wurde diese Leistung von Hubble übertroffen Ultratiefes Feld Bild aus den frühen 2000er Jahren.

Aber mit dem sich nähernden James Webb Space Telescopevollständige Ausrichtung von seinen goldbeschichteten Spiegeln soll Hubbles Beitrag noch einmal erhöht werden.

„Diesen Sommer wird Webb mit der Suche nach Galaxien im fernen Universum beginnen“, erklärt LY Aaron Yung, Postdoc am Goddard Space Flight Center der NASA, in ein NASA-Blogbeitrag. Webb wird mehr tun, als nur das Hubble Deep Field zu betrachten: Es wird physikalische Daten von noch weiter entfernten Galaxien innerhalb der Originalaufnahme liefern – und Wissenschaftlern helfen, die Struktur der allerersten Galaxien zu modellieren, die jemals existierten.

Die Daten des Webb-Teleskops werden die Anfangsbedingungen der Galaxienbildung enthüllen

Webbs fortschrittliche Beweissammlung ist eine gewaltige Sache für Astronomen und alle, die sich fragen, wie wir hierher gekommen sind. Die Daten des Webb-Teleskops werden die Anfangsbedingungen der Galaxienbildung und alles, was wir jemals gewusst haben, offenbaren. Sogar wie lebensfreundliche Sonnensysteme.

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Je weiter wir mit Webb wegschauen, desto tiefer blicken wir in die uralte Vergangenheit des Universums. Quelle: Yung et al. / NASA

Das NIRSpec des James Webb Space Telescope wird das Deep Field von Hubble übertreffen

Die NASA erklärte den Nahinfrarot-Spektrographen von Webb NIRSpec „bereit für die Fahrt ins All“ in Kourou am 11. November 2021, eine Ankündigung, die das Weitergeben der Fackel signalisierte, auch wenn das Webb-Teleskop etwa 44 Tage vor seinem Start noch auf der Erde ruht.

Die NIRSpec ist ein Beitrag der Europäischen Weltraumorganisation ESA zu Webb und einer Gruppe von Industrieunternehmen in der EU, wie Airbus Defence and Space, in Deutschland. Einige andere Komponenten kamen von der NASA – was Hubbles herausragenden Beitrag bedeutetWissenschaft wird gewesen seinnur durch die kollektiven Anstrengungen übertroffen der größten Ingenieure, Wissenschaftler und Industrien mehrerer Länder.

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Fast 10.000 Galaxien, wie sie im Hubble Ultra Deep Field zu sehen sind, aufgenommen nach dem ersten „Deep Field“ vom 24. September 2003 bis zum 16. Januar 2004. Quelle: NASA, ESA und S. Beckwith STScl und das HUDF-Team

Laut NASA ist das NIRSpec das größte Instrument an Bord von Webb mit einem Durchmesser von mehr als zwei Metern. Es wiegt etwa 485 Pfund und kann laut NASA robust genug sein, um den Strapazen des Weltraums standzuhalten. Es hat bereits einen Raketenstart überstandennatürlich. Das Instrument ist optische Bankbesteht zusätzlich zu den meisten seiner Spiegel aus einem robusten und stabilen Keramikmaterial, das als Siliziumkarbid bekannt ist.

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Wissenschaftler arbeiten an Webbs NIRSpec-Instrument, das dabei helfen wird, die allerersten Galaxien abzubilden. Quelle: Astrium/NIRSpec/NASA

Die Spektren des Kosmos, als er einige Millionen Jahre alt war

NIRSpec wird in das sehr frühe Universum blicken

Jetzt an Webb angeschlossen, im Orbit des zweiten Lagrange-Punktes L2 jenseits des Mondes, wird NIRSpec in das sehr frühe Universum spähen, um Eigenschaften der schwächsten Galaxien zu entdecken. Es wird dies erreichen, indem es das Infrarotlicht von diesen undenkbaren spaltetferne Galaxien in unterschiedliche Infrarotschattierungen – genannt Spektren.

Diese Informationen werden Wissenschaftlern genau verraten, wie weit die Galaxien entfernt sind, aus welchen Arten von Sternen sie bestehen und – was entscheidend ist – „die relative Häufigkeit von lebensspendenden Elementen wie Sauerstoff und Kohlenstoff in ihrem interstellaren Gas“, so NASA-Erklärungen.

"Jedes Spektrum ist eine kleine Fundgrube an Informationen, die Wissenschaftlern helfen wird zu verstehen, wie die ersten Sterne und Galaxien entstanden, als das Universum nur wenige hundert Millionen Jahre alt war!"

Ein künstliches Bild einer ultratiefen Galaxiendurchmusterung mit Vergleichsbildern aus verschiedenen bevorstehenden Webb-Projekten. Quelle: Micaela Bagley / NASA

Das James-Webb-Weltraumteleskop wird die Bedingungen für unsere Existenz enthüllen

Und wenn dieser Sommer kommt, wird diese Suche nach Antworten darauf beginnen, wie alte Galaxien entstanden sind. Mehrere Untersuchungen warten darauf, mit Webb an der Reihe zu sein, darunter NGTIEF und GRUNDIERUNG . Dennoch, für Untersuchungen der großräumigen Struktur des frühen Universums, Projekte wie COSMOS-Web wird Eingaben von theoriebasierten Simulationen verwenden, und frühere Simulationen werden das Verfahren zur Auswahl der besten Beobachtungsstrategien vorantreiben.

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Eine dieser Simulationen des Kosmos stimmt sogar mit der Verteilung der Galaxien überein, die in beobachtet wurde Hubbles ultratiefes Feld – außer dass weitaus mehr Galaxien in Sichtweite von Webbs großartigen Instrumenten sein sollen.

„Webb wird zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit Galaxienpopulationen entdecken, die sich kurz nach dem Urknall bilden, und die Theorie ebnet den Weg für die Suche“, sagt Yung. „Im Gegenzug werden Webbs Beobachtungen unser Verständnis von Galaxien verfeinernund die Geschichte unseres Universums."

Zugabe, Zugabe — Hubble veränderte die Art und Weise, wie wir das Universum sehen, und gab uns nicht nur einen Einblick in das extrem ferne Universum, sondern auch in das unvorstellbar Alte. Aber wenn das James-Webb-Weltraumteleskop einen Blick auf Hubbles krönende Errungenschaft wirft, werden wir sogar sehenweiter in den Abgrund — in gleiche Bedingungen das erlaubte jeder Galaxie, jedem Stern, jedem Planeten und Wesen zu existieren.

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