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Erfolgreich gestartet: Das wird das James-Webb-Teleskop jetzt tun

Das Weltraumteleskop James Webb ist endlich im Weltall angekommen. Aber was wird es da in den nächsten Monaten tun und wer entscheidet das?

4 Min. Lesezeit
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Konzeptdarstellung des James-Webb-Teleskops. (Bild: Nasa)

Nach etlichen Verzögerungen ist das „James Webb Space Telescope“ (JWST) an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete am Samstag um 13.20 MEZ vom europäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guyana aus ins All gestartet. Der Start verlief völlig reibungslos und auch die ersten Operationen im All zeigten keine Auffälligkeiten.

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Jetzt muss das Teleskop seinen endgültigen Standort rund 1,6 Millionen Kilometer von der Erde entfernt erreichen. Das soll rund vier Wochen dauern. Dann folgt eine Phase der Inbetriebnahme, für die sechs Monate eingeplant sind. Erst danach kann die eigentliche wissenschaftliche Arbeit beginnen. Und die ist stundengenau vorgeplant, denn das JWST hat nicht viel Zeit.

Deshalb ist das JWST im Detail verplant

Zwar hofft die US-Weltraumbehörde Nasa darauf, dass das JWST zehn Jahre lang zu Forschungszwecken genutzt werden kann. Das Worse-Case-Szenario geht aber nur von fünfeinhalb Jahren aus. Denn das JWST ist für die Neuausrichtung seiner Messvorrichtungen auf die Verwendung von Treibstoff angewiesen. Ist dieser Vorrat verbraucht, ist das JWST am Ende seines Lebenszyklus angekommen.

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Deshalb wird das Teleskop intensiv genutzt. Dabei wird genau geschaut, dass das JWST nicht an triviale Forschung geradezu verschwendet wird. Vielmehr entscheidet das Space Telescope Science Institute (STScI), welche Forschungsprojekte das neue James-Webb-Teleskop wie lange nutzen dürfen. Fast 1.200 Anträge mussten dazu gesichtet werden. Gesucht wird Bahnbrechendes.

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Der sogenannte Zyklus 1 des JWST bezeichnet das erste Lebensjahr des als Hubble-Nachfolger konzipierten Messinstruments. Jetzt ist klar, welche Forschungsprojekte in diesem ersten Jahr zum Zuge kommen werden. Das wurde in einer Art Wettbewerb entschieden – wie The Verge berichtet.

Das James-Webb-Teleskop ist um Größenordnungen leistungsfähiger als Hubble

Astronomie-Forschende weltweit sind an der Nutzung des JWST mehr als interessiert. Immerhin ist es eines der leistungsstärksten Weltraumteleskope, das je geschaffen wurde. Von seinen Fähigkeiten her lässt es den Veteranen Hubble aus den Achtzigern des vergangenen Jahrhunderts weit hinter sich.

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So weit, dass sich Forschende bahnbrechende Entdeckungen von seinem Einsatz zu erhoffen wagen. So wird das JWST mit seinem fast sechseinhalb Meter breiten, vergoldeten Spiegel in der Lage sein, mit unglaublicher Empfindlichkeit im Infrarotspektrum zu „sehen“. Es wird in der Lage sein, Objekte zu erfassen, die 10- bis 100-mal schwächer leuchten als jene, die das Hubble-Weltraumteleskop noch erfassen kann. Die Detailgenauigkeit der Darstellung soll sich auf das Zehnfache Hubbles erhöhen.

Damit kann das JWST Licht von Sternen und Galaxien sammeln, die bis zu 13,6 Milliarden Lichtjahre entfernt sind – also Licht, das 13,6 Milliarden Jahre gebraucht hat, um die Spiegel des Teleskops zu erreichen. Wenn wir davon ausgehen, dass das Universum etwa 13,8 Milliarden Jahre alt ist, wären die Galaxien, die das JWST beobachten kann, wahrscheinlich nur 100 bis 250 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden. Damit könnten wir gewissermaßen in die Geburtsstunde unseres Universums blicken. So betrachtet, wäre das zehn Milliarden teure Weltraumteleskop fast eine Art Zeitmaschine.

Wenn das einmal verstanden ist, ist klar, dass das JWST nicht mit trivialen Beobachtungsprojekten blockiert werden darf. Hier muss es um die ganz großen Fragen gehen. Und exakt darauf war der Forschendenwettbewerb, der letztlich zur Zuteilung von Nutzungszeit geführt hatte, auch angelegt.

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Das Teleskop während der Montagephase. (Quelle: Nasa)

Revolutionäre Forschung gesucht: So ging das Vergabegremium vor

Veranstaltet wird er bereits bislang Jahr für Jahr, um die Nutzungszeiten für das Hubble-Weltraumteleskop festzulegen. Der Wettbewerb, dessen Frist für die Einreichung am 24. November 2020 abgelaufen war, sollte jedoch neue Maßstäbe setzen.

Verantwortlich für die Projektauswahl bei Hubble ist die Gruppe für Wissenschaftspolitik am Space Telescope Science Institute (STScI). Sie sollte auch die Auswahl für das JWST treffen, merkte aber schnell, dass sie diesen Prozess nicht allein bewältigen konnte. Das Institut richtete deshalb ein „Time Allocation Committee“ (Zeitzuweisungskomittee) ein, dem Astronomen, Astrophysikerinnen und Astrophysiker aus der ganzen Welt angehörten.

Das Komitee teilte sich wiederum in 18 Gremien auf, von denen jedes aus etwa zehn Personen bestand. Die sollten nun die Vorschläge für verschiedene Bereiche der Weltraumwissenschaft prüfen und sie anhand von drei wichtigen Kriterien bewerten:

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  • Wie sehr wird der Vorschlag das Wissen innerhalb eines Teilbereichs der Weltraumforschung beeinflussen?
  • Wie sehr kann er die Astronomie im Allgemeinen voranbringen?
  • Benötigt die Art der Forschung die besonderen Fähigkeiten des JWST?

266 Projekte erhalten 6.000 Nutzungsstunden

Dabei gingen die Bewertenden akribisch und doppelt verblindet vor. So wussten sie etwa nicht, von wem der Vorschlag stammte, den sie zu bewerten hatten. Ebenso wenig wussten die Einreichenden, wer ihren Vorschlag beurteilen würde. Nach einer etwa viermonatigen sorgfältigen Debatte stand die Auswahl der vielversprechendsten Projekte. Nun wurde jedem Vorschlag eine bestimmte Anzahl von Beobachtungsstunden zugewiesen. Letztendlich wählte das STScI insgesamt 266 Vorschläge aus, die von Wissenschaftlern aus 41 Ländern rund um den Globus eingereicht wurden.

In Summe stehen für den ersten Zyklus des JWST etwa 10.000 Beobachtungsstunden zur Verfügung. Davon wurden etwa 6.000 Stunden über den beschriebenen Forschungswettbewerb zugeteilt. Knapp 4.000 Stunden sind für Wissenschaftler reserviert, die an der Entwicklung und dem Bau von JWST und seinen Instrumenten beteiligt waren. Zudem stehen etwas weniger als 500 Stunden für allgemeine Beobachtungen – die sogenannten „Early Release Observations“ – zur Verfügung. Die Daten dieser Beobachtungen, die in den ersten fünf Monaten der wissenschaftlichen Arbeit durchgeführt werden sollen, werden sofort veröffentlicht, sodass jeder – auch diejenigen, die keine Zeit mit dem Teleskop verbracht haben – die Beobachtungen analysieren und ihre eigenen Studien schreiben können.

Forschendentraum: die Erde 2.0

Der größte Traum der Wissenschafts-Community wäre es, die Erde 2.0 zu finden, also einen Planeten von der Größe unseres Globus, der einen Stern wie unsere Sonne in der richtigen Entfernung umkreist, damit sich flüssiges Wasser bilden kann. Das Problem dabei: Exoplaneten geben wenig Licht ab und sind daher schwer zu sehen. Zudem können die bisherigen Methoden ihrer Entdeckung keinen Aufschluss darüber geben, wie ihre Oberfläche beschaffen sein könnte.

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Das JWST ist jedoch so leistungsstark, dass es in der Lage sein könnte, Licht zu erkennen, das direkt durch die Atmosphären fremder Welten dringt. Es könnte dieses Licht sogar nutzen, um auszuwerten, welche Arten von Chemikalien in der Atmosphäre vorhanden sind. Vielleicht könnte es sogar Anzeichen von Leben aufspüren.

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