Neuer Blick auf Neptun So entstehen die faszinierenden James-Webb-Weltraumbilder

Die neuen James-Webb Bilder

Der Protostern L1527 liegt auf dieser Aufnahme des James-Webb-Weltraumteleskops mitten im Hals der «Sanduhr».

Bild: Bild: ASA, ESA, CSA, and STScI, J. DePasquale (STScI))

Eine spektakuläre neue Aufnahme des Planeten Neptun: Auf dem Bild sind die Ringe des Eisriesen in aussergewöhnlicher Deutlichkeit zu sehen. Eine dünne helle Linie um den Äquator könnte demnach...

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI

... ein Anzeichen für die atmosphärische Zirkulation sein, die Neptuns Winde und Stürme antreibt. Auf diesem Bild sind übrigens die Monde Neptuns markiert, zu denen auch Triton zählt.

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI; Image Processing: STScI/J. DePasquale

Eigentlich soll das James-Webb-Teleskop ja weit entfernte Galxien ins Visier nehmen, doch mit einer sehr kruzen Belichtungszeit  machen auch Schnappschüsse vom Mars Sinn. Dabei konnten Krater, verschiedene Staub-Schichten und der Krater Hellas Planitia abgelichtet...

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO team

... und die chemische Zusammensetzung des Planeten genauer eruiert werden. Für die letztgenannte Messung war das Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) verantwortlich.

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO team

Auf der Oberfläche toben gigantische Stürme: Ein eindrückliches Komposit-Bild vom Jupiter inklusive Polarlichter über den Polen, das die NIRCam-Kamera mit drei Filtern aufgenommen hat. 

Bild: NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; image processing by Judy Schmidt

James Webb zeigt, dass Jupiter Ringe hat wie der Saturn.

Bild: NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; image processing by Ricardo Hueso (UPV/EHU) and Judy Schmidt

Das ist die «Cartwheel Galaxy», also Wagenrad-Galaxis. Vor und 400 Millionen Jahren sind hier Galaxien zusammengestossen. Im hellen, inneren Ring scheint die Spiralgalaxie erhalten geblieben zu sein. Rot glühender Staub aus Kohlenwasserstoff bildet davon ausgehend Streifen.

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team

Umwerfend schön: der Carinanebel. Hier entstehen neue Sterne – und mit ihnen ganze Planetensysteme.

Bild: Nasa

Gestatten: Das ist der Südliche Ringnebel, in dem ein sterbender Stern Material herausschleudert, bevor er zum Weissen Zerg wird.

Bild: Nasa

Fünf Galaxien in einem Bild: Stephans Quintett. Eine hat sich hereingeschmuggelt, während die anderen vier per Gravitation aneinander gebunden sind.

Bild: Nasa

Dieses Bild ist eine Sensation: Es zeigt eine Spektralanalyse des heissen Gasriesen Wasp-96 b, auf dem mit dem James-Webb-Teleskop Wasserdampf nachgewiesen werden konnte.

Die neuen James-Webb Bilder

Der Protostern L1527 liegt auf dieser Aufnahme des James-Webb-Weltraumteleskops mitten im Hals der «Sanduhr».

Bild: Bild: ASA, ESA, CSA, and STScI, J. DePasquale (STScI))

Eine spektakuläre neue Aufnahme des Planeten Neptun: Auf dem Bild sind die Ringe des Eisriesen in aussergewöhnlicher Deutlichkeit zu sehen. Eine dünne helle Linie um den Äquator könnte demnach...

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI

... ein Anzeichen für die atmosphärische Zirkulation sein, die Neptuns Winde und Stürme antreibt. Auf diesem Bild sind übrigens die Monde Neptuns markiert, zu denen auch Triton zählt.

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI; Image Processing: STScI/J. DePasquale

Eigentlich soll das James-Webb-Teleskop ja weit entfernte Galxien ins Visier nehmen, doch mit einer sehr kruzen Belichtungszeit  machen auch Schnappschüsse vom Mars Sinn. Dabei konnten Krater, verschiedene Staub-Schichten und der Krater Hellas Planitia abgelichtet...

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO team

... und die chemische Zusammensetzung des Planeten genauer eruiert werden. Für die letztgenannte Messung war das Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) verantwortlich.

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO team

Auf der Oberfläche toben gigantische Stürme: Ein eindrückliches Komposit-Bild vom Jupiter inklusive Polarlichter über den Polen, das die NIRCam-Kamera mit drei Filtern aufgenommen hat. 

Bild: NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; image processing by Judy Schmidt

James Webb zeigt, dass Jupiter Ringe hat wie der Saturn.

Bild: NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; image processing by Ricardo Hueso (UPV/EHU) and Judy Schmidt

Das ist die «Cartwheel Galaxy», also Wagenrad-Galaxis. Vor und 400 Millionen Jahren sind hier Galaxien zusammengestossen. Im hellen, inneren Ring scheint die Spiralgalaxie erhalten geblieben zu sein. Rot glühender Staub aus Kohlenwasserstoff bildet davon ausgehend Streifen.

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team

Umwerfend schön: der Carinanebel. Hier entstehen neue Sterne – und mit ihnen ganze Planetensysteme.

Bild: Nasa

Gestatten: Das ist der Südliche Ringnebel, in dem ein sterbender Stern Material herausschleudert, bevor er zum Weissen Zerg wird.

Bild: Nasa

Fünf Galaxien in einem Bild: Stephans Quintett. Eine hat sich hereingeschmuggelt, während die anderen vier per Gravitation aneinander gebunden sind.

Bild: Nasa

Dieses Bild ist eine Sensation: Es zeigt eine Spektralanalyse des heissen Gasriesen Wasp-96 b, auf dem mit dem James-Webb-Teleskop Wasserdampf nachgewiesen werden konnte.

Sie ermöglichen uns tiefe Einblicke ins Weltall in einer neuen Qualität. Die atemberaubenden Aufnahmen des Webb-Teleskops sind allerdings keine Fotos im eigentlichen Sinne.

Strahlende Sterne, leuchtende Planeten, bunte Nebel: Das Weltall wird auf Bildern oft als ein mystischer Ort mit vielen Farben dargestellt. Wie entstehen eigentlich diese faszinierenden Weltraumbilder, die das «James Webb»-Teleskop neuerdings zu uns sendet?

Das «James Webb Space Telescope», wie es mit vollem Namen heisst, hat dazu mehrere Instrumente an Bord. Diese zeichnen unterschiedliche elektromagnetische Frequenzbereiche im infrarotnahen Bereich auf, die für das menschliche Auge überwiegend nicht sichtbar sind.

Diese Daten «werden in einem digitalen Format mit Einsen und Nullen gespeichert», sagt Joe DePasquale im Nasa-Podcast. Im Wesentlichen sei es ein Schwarz-Weiss-Bild. Der Senior Data Image Developer am Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, ist mit seinem Team für die Veröffentlichung der Weltraumbilder unter anderem vom «Webb»-Teleskop zuständig.

Diese Daten des Teleskops müssen zuerst von instrumentellen Effekten bereinigt werden, erklärt Astrophysiker Kai Noeske von der Europäischen Weltraumorganisation (Esa). Danach kommt die Farbe: Grob gesagt werden dabei unterschiedlichen Bereichen die Grundfarben Rot, Grün und Blau zugeordnet.

«Wir lassen die Daten in Farbe erscheinen»

Denn es ist nicht so, dass die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen ein Bild mit von ihnen ausgesuchten Farben erstellen. DePasquale erklärt dazu: «Wir respektieren die Daten von Anfang bis Ende. Und wir lassen die Daten in Farbe erscheinen.» Objekte im Weltall wie Sterne oder Gase sind in unterschiedlichen Wellenlängen sichtbar. Um diese aufnehmen zu können, hat das Webb-Teleskop mehrere Filter an Bord.

Das erste veröffentlichte Bild des James-Webb-Teleskops

Das ist das erste Bild des James-Webb-Teleskops, das die Nasa veröffentlicht hat. Es zeigt den Galaxienhaufen SMACS 0723. blue News hat den ETH-Experten Adrian Glauser gefragt, was wir hier sehen.

Bild: Nasa

Was hat es mit den Objekten mit den «Strahlen» wie in der Bildmitte auf sich? Adrian Glauser: «Das sind Sterne. Sie sehen beim James Webb sehr typisch aus: Sie sind nicht aufgelöst. Wir nennen das Punktquellen. Ihr Licht wird an dem sechseckigen Spiegel des Teleskops gebeugt und hinterlässt den charakteristischen Fingerabdruck mit den sechs Spitzen.»

Bild: Nasa

Und was steckt in diesem roten «Spiegel-Ei»? Adrian Glauser: «Das ist eine Galaxie.  Die rote Färbung hat einerseits mit der Wahl der Filter zu tun und andererseits mit der Physik. Eine rote Galaxie könnte ...

Bild: Nasa

... entweder eine Galaxie sein, die sehr weit entfernt ist oder aber es könnte eine Galaxie sein, in der es noch viel Sternformation gibt.»

Bild: Nasa

Hier ist das Objekt «verzogen». Warum? Adrian Glauser: «Der Punkt mit dem diffusen Licht ist ein ganzer Galaxiehaufen. Wenn es nur eine Galaxie wäre, würde das nicht ausreichen, um so einen Gravitationseffekt zu erzielen.»

Bild: Nasa

Sieht man hier dieselbe Galaxie zweimal? Adrian Glauser: «Das könnte sein, aber das kann man nur vom Betrachten des Bildes her nicht beurteilen. Man muss eine Spektralanalyse machen, um herauszufinden, ob es dieselbe Galaxie ist.»

Bild: Nasa

Was ist das N-förmige Objekt rechts im Bild? Adrian Glauser: «Es sind wahrscheinlich mehrere Galaxien. Wir sind es ja gewohnt, diese schönen Spiralgalaxien zu sehen, aber diese sind nur das Endprodukt in der Evolution des Universums. Am Anfang ...

Bild: Nasa

... waren die Galaxien wahrscheinlich sehr unregelmässig. Erst dadurch, dass sie sich immer wieder miteinander vermengt und eine Dynamik durchlebt haben, wurden sie zu dem, was wir von der Milchstrasse kennen. Genau diese Thesen kann man mit James Webb nun angehen, um sie zu überprüfen.»

Bild: Nasa

Das erste veröffentlichte Bild des James-Webb-Teleskops

Das ist das erste Bild des James-Webb-Teleskops, das die Nasa veröffentlicht hat. Es zeigt den Galaxienhaufen SMACS 0723. blue News hat den ETH-Experten Adrian Glauser gefragt, was wir hier sehen.

Bild: Nasa

Was hat es mit den Objekten mit den «Strahlen» wie in der Bildmitte auf sich? Adrian Glauser: «Das sind Sterne. Sie sehen beim James Webb sehr typisch aus: Sie sind nicht aufgelöst. Wir nennen das Punktquellen. Ihr Licht wird an dem sechseckigen Spiegel des Teleskops gebeugt und hinterlässt den charakteristischen Fingerabdruck mit den sechs Spitzen.»

Bild: Nasa

Und was steckt in diesem roten «Spiegel-Ei»? Adrian Glauser: «Das ist eine Galaxie.  Die rote Färbung hat einerseits mit der Wahl der Filter zu tun und andererseits mit der Physik. Eine rote Galaxie könnte ...

Bild: Nasa

... entweder eine Galaxie sein, die sehr weit entfernt ist oder aber es könnte eine Galaxie sein, in der es noch viel Sternformation gibt.»

Bild: Nasa

Hier ist das Objekt «verzogen». Warum? Adrian Glauser: «Der Punkt mit dem diffusen Licht ist ein ganzer Galaxiehaufen. Wenn es nur eine Galaxie wäre, würde das nicht ausreichen, um so einen Gravitationseffekt zu erzielen.»

Bild: Nasa

Sieht man hier dieselbe Galaxie zweimal? Adrian Glauser: «Das könnte sein, aber das kann man nur vom Betrachten des Bildes her nicht beurteilen. Man muss eine Spektralanalyse machen, um herauszufinden, ob es dieselbe Galaxie ist.»

Bild: Nasa

Was ist das N-förmige Objekt rechts im Bild? Adrian Glauser: «Es sind wahrscheinlich mehrere Galaxien. Wir sind es ja gewohnt, diese schönen Spiralgalaxien zu sehen, aber diese sind nur das Endprodukt in der Evolution des Universums. Am Anfang ...

Bild: Nasa

... waren die Galaxien wahrscheinlich sehr unregelmässig. Erst dadurch, dass sie sich immer wieder miteinander vermengt und eine Dynamik durchlebt haben, wurden sie zu dem, was wir von der Milchstrasse kennen. Genau diese Thesen kann man mit James Webb nun angehen, um sie zu überprüfen.»

Bild: Nasa

Noeske veranschaulicht die Arbeit im Bildbearbeitungsprogramm, wo die Farbe ins Bild kommt: «In der Regel wird die Aufnahme im kurzwelligsten Filter der blaue Kanal, im mittleren Filter der grüne Kanal, und die Aufnahme im langwelligsten Filter der rote Kanal.»Diese Vorgehensweise unterscheidet sich in der Hinsicht nicht allzu stark von normalen Digital- oder Smartphone-Kameras.

Auch sie nutzen Tricks, um Farben abbilden zu können. Dort messen Sensoren, wie viele Anteile Rot, Grün und Blau die jeweiligen Bildbereiche aufweisen. Die monochromen Bildinformationen werden direkt in der Kamera oder dem Smartphone zu einem Farbbild zusammengesetzt. Bei den Bildern des «Webb»-Teleskops wird dieser Schritt erst nachträglich vorgenommen. Darüber hinaus sind die veröffentlichten Aufnahmen teilweise aus Hunderten Einzelbildern zusammengesetzt.

Verschwörungstheoretiker schiessen sich auf Teleskop ein

Eine Bildbearbeitung gibt es in vielen Disziplinen, etwa auch in der Mikroskopie. Und trotzdem: Wenn Bilder aus dem Weltraum veröffentlicht werden, fühlen sich oftmals Verschwörungstheoretiker auf den Plan gerufen. Sie glauben etwa, dass die Mondlandung vor rund 50 Jahren inszeniert worden sei oder dass Aliens extra ein menschenähnliches Gesicht auf der Mars-Oberfläche hinterlassen hätten. Neuerdings nehmen sie auch die Aufnahmen des Webb-Teleskops ins Visier.

Ihre Behauptung: Die Bilder seien Fälschungen. Warum wird auch hier nicht geglaubt? «Wir sprechen oft von Verschwörungsideologie, wenn Menschen ein Weltbild entwickeln, in dem hinter allem eine vermeintliche Verschwörung vermutet wird», erklärt der Politikwissenschaftler Josef Holnburger der Deutschen Presse-Agentur. Er ist einer der Geschäftsführer des Cemas (Centers für Monitoring, Analyse und Strategie) in Berlin, das in sozialen Medien unter anderem Radikalisierungstendenzen und die Verbreitung von Verschwörungserzählungen beobachtet.

Diese Verschwörungsideologien führten oft dazu, dass man eine Position einnehme, in der man gegen alles sei und beispielsweise glaube, dass der Klimawandel nicht existiere, die Erde eigentlich eine Scheibe sei und die Menschheit nie auf dem Mond war. «Alle neuen Erkenntnisse werden diesem Weltbild untergeordnet: Bilder des «James Webb»-Teleskops müssen in diesem Weltbild deshalb Fake sein; eben, weil sie von Wissenschaftlern kommen», erläutert Holnburger.

«Der Präzision und Qualität der Daten nicht gewachsen»

In dem Weltbild einer Verschwörungsideologie arbeitet die Forschung etwa mit den vermeintlichen Verschwörern zusammen. Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat sich in einer kürzlich veröffentlichten Studie den Webb-Daten gewidmet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die derzeit verwendeten Werkzeuge zur Entschlüsselung von Lichtsignalen möglicherweise nicht ausreichen, um die Daten des Webb-Teleskops genau zu interpretieren, heisst es dort.

«Derzeit ist das Modell, (...) der Präzision und Qualität der Daten, die uns vom James-Webb-Teleskop zur Verfügung stehen, nicht gewachsen», wird ein Forscher in einer Mitteilung zitiert. Die aktuellen Auswertungen könnten präziser sein.

Videografik: Das Webb-Teleskop

Videografik: Das Webb-Teleskop

25.12.2021

Das «James Webb»-Teleskop startete am 25. Dezember 2021 an Bord einer Ariane-Trägerrakete ins All. Zuvor hatte es Kostenexplosionen und immer neue Verschiebungen gegeben. Die Weltraumagenturen der USA, Kanadas und Europas kooperieren bei dem Projekt. Dahinter stecken eine 30 Jahre lange Entwicklung und Kosten von knapp zehn Milliarden Franken. Das «Webb»-Teleskop folgt auf das «Hubble»-Teleskop, das seit mehr als 30 Jahren im Einsatz ist. Während «Hubble» im optischen und ultravioletten Bereich arbeitet, untersucht «James Webb» im infrarotnahen Bereich.

Das «James Webb»-Teleskop liefert unter anderem mit Hilfe eines 25 Quadratmeter grossen Spiegels neue Bilder aus dem frühen Universum. Die Wissenschaft erhofft sich von den Aufnahmen Erkenntnisse über die Zeit nach dem Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahren – und möglicherweise sogar auf Hinweise auf eine zweite Erde.

Von Jacqueline Rother