Wie entstand das Sonnensystem?
Wie war das Universum in seinen "jungen Jahren"?
Wie sehen Planeten aus, die um andere Sterne kreisen?
Über die vergangenen 25 Jahre hat Hubble Antworten auf diese und unzählige andere Fragen gefunden.
Doch sogar das beste Teleskop braucht Unterstützung...
... und da kommt das James Webb Space Telescope ins Spiel.
Folge 83: Kosmisches Duo – Hubble trifft James Webb
Gastgeber: Dr. J, alias Dr. Joe Liske
Das 1990 in den Weltraum gebrachte Hubble-Teleskop war unglaublich erfolgreich und hat all seine Ziele nicht nur erreicht, sondern sogar übertroffen.
Am bekanntesten ist das Teleskop wohl für seine Übertragung atemberaubender Aufnahmen des Universums
– es kann allerdings noch Einiges mehr.
In den vergangenen 25 Jahren erwies sich Hubble als eines der erfolgreichsten wissenschaftlichen Instrumente, die jemals entwickelt wurden.
Von seiner Position hoch über der Atmosphäre der Erde hat es viele Entdeckungen gemacht.
Eine seiner Leistungen ist eine exakte Messung des Alters des Universums.
Außerdem spielte es eine tragende Rolle bei der Entdeckung, dass sich die Ausdehnung des Universums beschleunigt.
Es hat Exoplaneten analysiert, supermassive schwarze Löcher entdeckt und Galaxien dabei beobachtet, wie sie wuchsen, kollidierten und verschmolzen.
Und das sind nur wenige Beispiele.
Hubble war das erste Weltraum-Teleskop, das Aufnahmen im optischen und im Nah-Infrarotbereich machen konnte.
Dadurch entwickelte es sich zu einer Art Messlatte und machte einige bahnbrechende Entdeckungen auf verschiedenen Gebieten der Astrophysik.
Allerdings warf es auch einige Fragen auf, als wir neue Entdeckungen wie die beschleunigte Expansion oder das Aussehen des jungen Universums machten.
Hubble war eindeutig brillant, einige Teile des Universums kann es aber nicht sehen.
Auftritt des zukünftigen Kollegen von Hubble: das James Webb Space Telescope!
Dieses großartige Teleskop entstand in Zusammenarbeit der amerikanischen, europäischen und kanadischen Raumfahrtbehörden.
Die Infrarotkamera von James Webb wird durch verdunkelnden Staub hindurch blicken und die zarten Strukturen der dahinter liegenden Sternengeburtsstätten zeigen,
das Licht der ersten Galaxien und Sterne auffangen, die geboren wurden als das Universum noch jung war, und noch Vieles mehr.
Wir werden in der Lage sein, entstehende Strukturen in der Entwicklung des Kosmos noch deutlicher zu untersuchen.
Wir werden beispielsweise den Gravitationslinseneffekt im Detail erkennen und aufzeichnen können, diese winzigen Bögen um Galaxien- oder Sternenhaufen, die uns verraten, wie schwer diese Haufen sind.
Und hoffentlich auch Schlüsse über die Beschaffenheit der Dunklen Materie ziehen können.
Es ist schwer zu glauben, wie sehr es die Forschung verändern wird.
Unzählige neue Möglichkeiten für Projekte und Messungen eröffnen sich uns.
Was sind nun die Unterschiede zwischen Hubble und James Webb?
Zu allererst ist James Webb sehr groß für ein Weltraumteleskop.
Der 2,4-Meter-Spiegel von Hubble ist schon groß – im Vergleich zu den 6,5 Metern von Webb erscheint er aber fast winzig.
James Webb hat dadurch größere Chancen, das schwache Licht der ersten Galaxien aufzufangen.
Ein weiterer Unterschied ist, dass Hubble auf Wartungsbesuche durch Astronauten ausgelegt war,
die Instrumente oder beschädigte Komponenten austauschten.
Nicht so James Webb – sobald es sich im Weltraum befindet, ist es auf sich allein gestellt.
Das Beeindruckende an der Konstruktion von Hubble: Es wurde gebaut, um gewartet zu werden.
Mehr als 5 Space-Shuttle-Missionen haben das Teleskop auf neuesten Stand gebracht, die letzte davon 2009 – ich war einer der glücklichen Teilnehmer –
und wir bauten neue Instrumente und Solarzellen ein, neue Computer, neue Speichermöglichkeiten und alles, was man für ein möglichst langes Überdauern des Teleskopes braucht.
Hubble steht also noch eine lange Arbeitszeit bevor, denn noch sind nicht alle Rätsel des Universums gelöst.
Ich bin mir sicher, dass Hubble seine größte Entdeckung noch bevorsteht.
Grund für die andere Bauweise ist, dass James Webb auf einen anderen Spektralbereich ausgerichtet ist.
Während Hubble ultraviolettes, sichtbares und etwas infrarotes Licht einfängt, ist James Webb nur auf den infraroten Bereich ausgelegt
und muss daher ein kaltes Teleskop sein. Ein sehr kaltes.
James Webb muss eine Betriebstemperatur von ca. minus 230 Grad Celsius haben – etwa 40 Grad über dem absoluten Nullpunkt.
Grund dafür ist, dass warme Objekte Infrarotstrahlung aussenden.
Soll das Infrarotteleskop also extrem genau arbeiten, muss man es auf sehr niedrige Temperaturen bringen.
Sonst würde es sich durch seine eigene Strahlung blenden.
James Webb kann nicht wie Hubble konstruiert sein, weil es bei extrem niedrigen Temperaturen arbeiten muss.
Zum Beispiel braucht es seine eigene große Sonnenblende, damit es kühl bleibt.
Teleskop und Sonnenblende sind so groß, dass das Teleskop sich erst entpacken muss, wenn es sich im Raum befindet.
Eine große technische Herausforderung, da die Einzelteile bei Raumtemperatur hergestellt werden,
aber trotzdem nach Abkühlung zueinander passen und einwandfrei funktionieren müssen – nicht einfach, da sich beim Abkühlen die Größe der Teile ändert.
Allein die Aufgabe, etwas auf eine Temperatur von 40 Kelvin zu bringen, ist eine Herausforderung.
Bei James Webb haben wir eine Schatten spendende Sonnenblende,
doch eine Menge Bauteile müssen in mehreren Schichten kryogenischer Decken geschützt werden, die für diesen Zweck entworfen und geschneidert werden müssen.
Es ist sehr schwierig, diese zu installieren – wodurch eine wartbare Modulbauweise wie bei Hubble zur Unmöglichkeit wird.
Die Kühlung von James Webb ist auch der Grund für einen weiteren Unterschied zwischen den beiden Teleskopen.
Während Hubble die Erde in einer Höhe von etwa 500 km umkreist,
verfolgt James Webb eine ganz andere Route – nicht im Erdorbit –, die es eineinhalb Millionen Kilometer von der Erde entfernt hält.
Außerdem können sich Astronomen auf einen weiteren Vorteil freuen –
Hubble wird noch aktiv sein, wenn sich James Webb auf dem Weg in den Raum befindet.
Für einige Zeit werden Astronomen also in der Lage sein, beide Teleskope für die Erforschung des Kosmos zu verwenden.
Wer weiß, was sie finden werden?
Das war Dr. J mit dem Hubblecast. Diesmal war es die Technik, die unsere kühnsten Träume übertroffen hat.
Hubblecast wird von ESA/Hubble an der europäischen Südsternwarte in Deutschland produziert.
Die Hubble-Mission ist ein internationales Projekt unter der Zusammenarbeit von NASA und ESA.