Das James-Webb-Weltraumteleskop bringt Licht in die unbekannten Geheimnisse des Universums

Das JWST betreibt vielfältige Forschungen zu den ersten Sternen und Galaxien, die nach dem Urknall entstanden sind, insbesondere zum Sonnensystem und der Milchstraße, sowie zu Exoplaneten und Himmelskörpern, die Leben beherbergen könnten.

In diesem Zusammenhang macht das JWST weiterhin bahnbrechende Entdeckungen, indem es mit den Farbbildern und spektroskopischen Daten, die es seit seinem Start ins All im Jahr 2021 veröffentlicht hat, Licht auf das frühe Universum wirft.

Da das JWST unabhängig vom Einfluss der Erdatmosphäre arbeitet, erhält es dank seiner Kameras, die mit sichtbarem und infrarotem Licht arbeiten, hochauflösende Bilder des Universums.

Das klarste Bild des Universums wurde erhalten

Ungefähr sieben Monate nach dem Start des JWST entstand das detaillierteste und klarste Farbfoto des Universums, das jemals aufgenommen wurde, einschließlich Galaxien, die Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind.

Während die Veröffentlichung des Fotos weltweit und in den USA mit Interesse verfolgt wurde, zeigte dieser Schritt, dass James Webb sein erstes Ziel erreichen konnte.

Das erste vom Teleskop geteilte Foto zeigte entfernte Galaxien aus der Zeit 13,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall und dieses Gebiet wurde „SMACS 0723 Deep Field“ genannt.

Experten kommentierten, dass das Foto das Sternbild Volans zeige, in dem sich in der Region der südlichen Hemisphäre mehrere Galaxien versammeln.

Obwohl das Bild Hunderte von Galaxien enthält, konnten durch die Untersuchung der Rotverschiebungswerte dieser Galaxien wichtige Hinweise auf die Struktur des frühen Universums gewonnen werden.

Die am weitesten entfernte blaue Galaxie im Universum wurde entdeckt

Während sich dank der überlegenen Abbildungsleistung des JWST weiterhin Türen für neue Entdeckungen öffnen, wurde die Galaxie mit dem Namen „JADES-GS-z14-0“ beobachtet, die etwa 300 Millionen Jahre nach dem Urknall entstand.

Die am weitesten entfernte, bisher entdeckte Galaxie, JADES-GS-z14-0, hat eine Masse, die etwa 400 Millionen Mal so groß ist wie die der Sonne.

Während Galaxien mit der Zeit wachsen, entsteht durch Sternexplosionen Staub, der blaues Licht absorbiert und Galaxien dadurch rot erscheinen lässt. Die blaue, helle und enorme Größe dieser vom JWST entdeckten Galaxie erregte jedoch die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler.

Unerwartete Elemente in frühen Galaxien

Während bekannt war, dass das frühe Universum nur Wasserstoff, Helium und geringe Mengen Lithium enthielt, haben Analysen mit dem Infrarotspektrometer (NIRSpec) des JWST gezeigt, dass einige Galaxien mehr Stickstoff als die Sonne sowie die Elemente Helium, Neon und Kohlenstoff enthalten.

Diese chemische Vielfalt im Universum wurde als Hinweis darauf interpretiert, dass das derzeitige Wissen über den Evolutionsprozess von Galaxien möglicherweise unzureichend ist.

Dunkelste Galaxien, beobachtet mit Gravitationslinseneffekt

Durch Ausnutzung des Gravitationslinseneffekts, der von riesigen Galaxienhaufen erzeugt wird, ist das JWST in der Lage, schwache Galaxien im frühen Universum zu erkennen.

Das Teleskop erfasste durch den Linseneffekt des Galaxienhaufens „ WHL0137-08 “ einen massereichen Stern namens Earendel. Dieser Stern, doppelt so heiß wie die Sonne und etwa eine Million Mal heller, wurde auf eine Milliarde Jahre nach dem Urknall datiert.

Andererseits trug das JWST zur Überarbeitung der Theorien zur Galaxienentwicklung bei, indem es die seltene Struktur namens „Kosmische Eule“ abbildete, die durch die Kollision zweier Ringgalaxien in einer Entfernung von etwa 11 Milliarden Lichtjahren entsteht.

Mysteriöse Strukturen in roten Punkten

In den vom JWST aufgezeichneten Bildern, das täglich neue Erkenntnisse über das Universum liefert, wurden im frühen Universum viele „kleine, leuchtend rote Punkte“ identifiziert.

Ursprünglich hatte man angenommen, dass es sich bei diesen Strukturen um große Galaxienhaufen handelte, doch wie sich herausstellte, handelt es sich dabei um Wasserstoffgas, das ein supermassereiches Schwarzes Loch umkreist und mit hoher Geschwindigkeit Licht aussendet.

Während die Tatsache, dass diese Punkte sowohl Merkmale von Sternhaufen als auch von aktiven Galaxienkernen aufweisen, in der wissenschaftlichen Welt zu Diskussionen über verschiedene Szenarien geführt hat, glauben einige Forscher, dass es sich bei diesen Strukturen um Sternhaufen handeln könnte, die sich in Galaxienkerne verwandeln.

Die Forschung könnte auch neue Hinweise zur Entstehung und Entwicklung Schwarzer Löcher sowie zur Sternentstehung liefern.

JWST entdeckte auch „Galaxienleichen“ im frühen Universum

Das Teleskop hat sogenannte „Galaxienleichen“ entdeckt – Überreste einer Phase aktiver Sternentstehung im frühen Universum, in der keine Sterne mehr produziert wurden. Dies liefert Wissenschaftlern wichtige Daten, um zu verstehen, wie schnell Galaxien verblassen.

Aktuelle Theorien zur Galaxienentstehung können nicht erklären, wie Galaxien von der Größe der Milchstraße über einen Zeitraum von 700 Millionen Jahren entstanden sind. Dies hat Wissenschaftler dazu veranlasst, neue Modelle zu entwickeln, die die Entstehung von Riesengalaxien in früheren Zeitaltern erklären könnten.

Da einige Galaxien innerhalb kürzester Zeit zu verschwinden begannen, begann man zudem, über die Rolle der „dunklen Materie“ in diesem Prozess zu diskutieren.

Erstmals wurde ein Exoplanet entdeckt

Das Teleskop, das weiterhin Türen für wissenschaftliche Innovationen öffnet, entdeckte 2025 seinen ersten Exoplaneten und bewies damit, dass es leichtere, schwer fassbarere Planeten aufspüren kann, die weit entfernte Sterne umkreisen.

Die NASA stellte fest, dass der Exoplanet, der den 34 Lichtjahre entfernten Stern „TWA 7“ umkreist, etwa die Größe des Saturn hat.

Lichtaktivität auf Neptun erstmals erfasst

Am 26. März gab die NASA bekannt, dass das JWST zum ersten Mal die Bewegung des Lichts auf dem Planeten Neptun, die sogenannte „Polarlichtaktivität“, erfasst hat.

Durch die Untersuchung von Daten, die im Juni 2023 mit dem Nahinfrarotspektrographen des Webb-Teleskops gewonnen wurden, entdeckten Astronomen erstmals die Komponente „Trihydrogenkation“, die in Lichtbewegungen, sogenannten „Polarlichtaktivitäten“, auftritt.

Es wurde erklärt, dass die Entdeckung der Polarlichtaktivitäten des Neptuns Einblicke in die Wechselwirkung des Magnetfelds des Planeten mit Himmelskörpern geben werde, die sich von der Sonne entfernen. Zudem werde „ein neues Fenster“ im Bereich der Wissenschaft geöffnet, die sich mit der Erforschung der Atmosphären von Uranus und Neptun beschäftigt, die als Eisriesenplaneten bekannt sind.

Das Webb-Teleskop hat zum ersten Mal Kohlendioxid in der Atmosphäre eines Exoplaneten abgebildet.

JWST hat die ersten Bilder von Kohlendioxid erhalten, das in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachgewiesen wurde.

Wissenschaftler haben das Mehrplanetensystem „HR 8799“ in einer Entfernung von 130 Lichtjahren beobachtet, ein langjähriges Ziel der Planetenentstehungsforschung.

Forscher haben mithilfe des Koronographen von James Webb, der entfernte Planeten um Sterne untersucht, Bilder von Kohlendioxid in der Atmosphäre eines Planeten außerhalb des Sonnensystems erhalten.

Die Ergebnisse liefern starke Beweise dafür, dass die vier Riesenplaneten des etwa 30 Millionen Jahre alten Systems, wie etwa Jupiter und Saturn, langsam feste Kerne bildeten.