NASA’s Webb liefert das bisher tiefste Bild des Universums

Originalveröffentlichung am 12.07.2022 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases

Zusammenfassung: Phantastische neue Daten werden unser Verständnis des frühen Universums verändern

Ein Schwarm heller weißer Galaxien mischt diese Szene auf – aufgenommen in hoher Auflösung vom James-Webb-Weltraumteleskop der NASA. Bekannt als Galaxiencluster SMACS 0723, verbiegen und verzerren die Galaxien auch das Licht von weiter entfernten Galaxien, die hinter SMAC 0723 liegen, und dehnen und vervielfältigen deren Erscheinung. Die Nah- und Mittelinfrarotaufnahmen des Webb-Teleskops – und die äußerst detaillierten Daten, die als Spektren bekannt sind – werden es künftigen Forschern ermöglichen, die genaue Zusammensetzung der Galaxien im frühen Universum sehr genau zu erfassen, was letztlich unser Verständnis davon, wie sich Galaxien im Laufe von Milliarden von Jahren verändert und entwickelt haben, neuen Auftrieb geben könnte.

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat das bislang tiefste und schärfste Infrarotbild des fernen Universums geliefert. Liebevoll als „Webb’s First Deep Field“ bezeichnet, zeigt das Bild den Galaxiencluster SMACS 0723, in dem es von Tausenden von Galaxien nur so wimmelt – darunter die kleinsten und schwächsten Objekte, die jemals beobachtet wurden.

Das Bild von Webb mißt ungefähr die Größe eines Sandkorns, das man auf Armeslänge hält – ein winziger Ausschnitt des riesigen Universums. Die vereinte Masse dieses Galaxienclusters wirkt wie eine Gravitationslinse, die weiter entfernte Galaxien vergrößert, darunter einige, die man sieht, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war. Dieses tiefe Feld, das von Webb‘s Nahinfrarotkamera (NIRCam) aufgenommen wurde, ist ein Komposit aus Bildern verschiedener Wellenlängen, für die insgesamt 12,5 Stunden benötigt wurden – damit wurden Tiefen bei Infrarot-Wellenlängen erreicht, die über die tiefsten Felder des Hubble-Weltraumteleskops hinausgehen und für deren Aufnahmen man Wochen benötigte. Und dies ist erst der Anfang. Die Forscher werden mit Webb weiterhin längere Aufnahmen machen, um noch mehr von unserem riesigen Universum zu enthüllen.

Dieses Bild zeigt den Galaxiencluster SMACS 0723, wie er vor 4,6 Milliarden Jahren erschien, mit vielen weiteren Galaxien vor und hinter dem Haufen. Viel mehr über diesen Galaxiencluster wird sich zeigen, wenn die Forscher beginnen, die Daten von Webb auszuwerten. Dieses Feld wurde auch mit dem Mid-Infrared Instrument (MIRI) von Webb aufgenommen, das Licht im mittleren Infrarotbereich beobachtet.

Die NIRCam von Webb hat weit entfernte Galaxien in den Fokus gerückt – sie weisen winzige, schwache Strukturen auf, die nie zuvor gesehen wurden, darunter Sternhaufen und diffuse Erscheinungen.

Das Licht dieser Galaxien hat Milliarden von Jahren gebraucht, um uns zu erreichen. Wenn wir die jüngsten Galaxien in diesem Feld betrachten, blicken wir bis zu einer Milliarde Jahre nach dem Urknall zurück. Das Licht wurde durch die Ausdehnung des Universums auf Infrarot-Wellenlängen gestreckt, für deren Beobachtung Webb entwickelt wurde. Schon bald werden die Forscher mehr über die Masse, die Zusammensetzung, die Geschichte und das Alter der Galaxien erfahren.

Ein weiteres Merkmal sind die markanten Bögen in diesem Feld. Das starke Gravitationsfeld eines Galaxienclusters kann die Lichtstrahlen von weiter entfernten Galaxien hinter ihm verbiegen, so wie eine Lupe Bilder verbiegt und verzerrt. Auch Sterne werden mit markanten Beugungsspitzen eingefangen, da sie bei kürzeren Wellenlängen heller erscheinen.

Webb‘s MIRI-Bild bietet ein Kaleidoskop von Farben und zeigt, wo sich der Staub befindet – ein wichtiger Bestandteil der Sternentstehung und letztlich des Lebens selbst. Blaue Galaxien bestehen aus Sternen, aber nur sehr wenig Staub. Die roten Objekte in diesem Feld sind von dicken Staubschichten umhüllt. Grüne Galaxien sind mit Kohlenwasserstoffen und anderen chemischen Verbindungen angefüllt. Mittels dieser Daten können die Forscher verstehen, wie Galaxien entstehen, wachsen und miteinander verschmelzen, und in einigen Fällen auch, warum sie überhaupt keine Sterne mehr bilden.

Zwei der Webb-Instrumente nahmen nicht nur Bilder auf, sondern auch Spektren – Daten, die Aufschluß über die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Objekte geben und den Forschern helfen werden, viele weitere Details über ferne Galaxien in diesem Bereich zu ermitteln. Webb’s Mikroshutter-Array des Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) beobachtete 48 einzelne Galaxien gleichzeitig – eine neue Technologie, die zum ersten Mal im Weltraum eingesetzt wurde – und lieferte eine ganze Reihe von Details über jede einzelne Galaxie. Die Daten enthüllten Licht einer Galaxie, das 13,1 Milliarden Jahre lang unterwegs war, bevor es von den Webb-Spiegeln erfaßt wurde. Die NIRSpec-Daten zeigen auch, wie detailliert die Galaxienspektren bei den Webb-Beobachtungen sein werden.

Webb‘s Nahinfrarot-Imager und spaltlose Spektrograf (NIRISS) schließlich nutzte die spaltlose Weitfeldspektroskopie, um die Spektren aller Objekte im gesamten Gesichtsfeld auf einmal aufzunehmen. Zu den Ergebnissen gehört der Nachweis, daß eine der Galaxien ein Spiegelbild hat.

SMACS 0723 kann am Südhimmel in der Nähe des Sternbilds Volans beobachtet werden.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisation).

Die NASA-Zentrale überwacht die Mission für die Science Mission Abteilung der Behörde. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, leitet Webb für die Behörde und beaufsichtigt die Arbeit des Space Telescope Science Institute, von Northrop Grumman und anderen Missionspartnern an der Mission. Neben Goddard haben mehrere NASA-Zentren an dem Projekt mitgewirkt, darunter das Johnson Space Center der Behörde in Houston, das Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Südkalifornien, das Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, das Ames Research Center im kalifornischen Silicon Valley, und andere.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

MIRI wurde von der ESA und der NASA beigesteuert, wobei das Instrument von einem Konsortium aus staatlich finanzierten europäischen Instituten (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit der University of Arizona und dem JPL entwickelt und gebaut wurde.

NIRSpec wurde für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) von einem Konsortium europäischer Unternehmen unter der Leitung von Airbus Defence and Space (ADS) gebaut, wobei das Goddard Space Flight Center der NASA die Detektor- und Mikroverschlußsubsysteme lieferte.

NIRISS wurde von der kanadischen Weltraumbehörde (CSA) beigesteuert. Das Instrument wurde von Honeywell in Zusammenarbeit mit der Université de Montréal und dem National Research Council Canada entwickelt und gebaut.

Webb’s erstes Deep Field (NIRCam Image)

• Fast Facts
• Objekt
• Objektname(n): SMACS 0723-73 (1RXS  J072319.7-732735, SMACS J0723.3-7327)
• Objektbeschreibung: Galaxiencluster mit Gravitationslinseneffekt         
• Rektaszension: 07:23:19.5
• Deklination: -73:27:15.6
• Sternbild: Volans
• Entfernung: Die Rotverschiebung des Clusters beträgt z=0,39 (etwa 4,24 Milliarden Lichtjahre)
• Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 2,4 Bogenminuten
• Daten
• Instrument: NIRCam
• Filter: F090W, F150W, F200W, F277W, F356W, F444W
• Bild
• Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelaufnahmen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten MIRI und NIRCam gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um breite Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung unterschiedlicher Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
• Rot: F444W Orange: F356W Grün: F200W + F277W Blau: F090W + F150W

Über das Bild: Tausende Galaxien überfluten dieses Nahinfrarotbild des Galaxienclusters SMACS 0723. Die hochauflösende Aufnahme von NASA‘s James Webb Space Telescope in Kombination mit einem natürlichen Effekt, der als Gravitationslinse bekannt ist, ermöglichte dieses ausgezeichnet detaillierte Bild.

Konzentrieren Sie sich zunächst auf die Galaxien, die für den Linseneffekt verantwortlich sind: die helle weiße elliptische Galaxie in der Mitte des Bildes und kleinere weiße Galaxien im gesamten Bild. Sie sind durch die Schwerkraft in einem Galaxiencluster verbunden und beugen das Licht von Galaxien, die in großer Entfernung hinter ihnen erscheinen. Die kombinierte Masse der Galaxien und der Dunklen Materie wirkt wie ein kosmisches Teleskop, das vergrößerte, verzerrte und manchmal gespiegelte Bilder der einzelnen Galaxien erzeugt.

Deutliche Beispiele für Spiegelungen finden sich in den auffälligen orangefarbenen Bögen links und rechts des hellsten Galaxienclusters. Es handelt sich dabei um linsenbehaftete Galaxien – jede einzelne Galaxie ist zweimal in einem Bogen abgebildet. Das Bild von Webb hat ihre hellen Kerne, die mit Sternen gefüllt sind, zusammen mit den orangefarbenen Sternhaufen entlang ihrer Ränder vollständig enthüllt.

Nicht alle Galaxien in diesem Feld sind gespiegelt – einige sind gestreckt. Andere scheinen durch Wechselwirkungen mit anderen Galaxien versprengt zu sein und lassen Sternspuren hinter sich.

Webb hat den Grad an Einzelheiten, den wir in diesem Bereich beobachten können, verfeinert. Sehr diffuse Galaxien erscheinen wie Ansammlungen von locker gebundenen Löwenzahnsamen, die im Wind schweben. Einzelne „Schoten“ der Sternentstehung blühen praktisch in einigen der am weitesten entfernten Galaxien – die bislang klarsten und detailliertesten Ansichten von Sternhaufen im frühen Universum.

Eine mit Sternhaufen gesprenkelte Galaxie erscheint in der Nähe des unteren Endes der vertikalen Beugungsspitze des hellen Zentralsterns – gleich rechts neben einem langen orangen Bogen. Die lange, dünne, Marienkäfer-ähnliche Galaxie ist mit Sterneninseln gesprenkelt. Ziehen Sie eine Linie zwischen den „Flügeln“ der Galaxie, um die Sternhaufen grob zuzuordnen, die von oben nach unten gespiegelt sind. Da diese Galaxie so stark vergrößert ist und ihre einzelnen Sternhaufen so scharf abgebildet sind, können die Forscher sie bis ins kleinste Detail untersuchen, was bei so weit entfernten Galaxien bisher nicht möglich war.

Die in dieser Szene am weitest entfernt gelegenen Galaxien – die kleinsten Galaxien, die sich weit hinter dem Haufen befinden – sehen nicht aus wie die Spiral- und elliptischen Galaxien, die im lokalen Universum beobachtet werden. Sie sind viel klumpiger und unregelmäßiger. Das sehr detaillierte Bild von Webb könnte den Forschern helfen, das Alter und die Masse der Sternhaufen in diesen weit entfernten Galaxien zu bestimmen. Dies könnte zu genaueren Modellen von Galaxien führen, die im kosmischen „Frühling“ vorkamen, als Galaxien winzige „Knospen“ des neuen Wachstums trieben, aktiv miteinander wechselwirkten und verschmolzen und sich noch nicht zu größeren Spiralen entwickelt hatten. Letztendlich werden die bevorstehenden Beobachtungen von Webb den Astronomen helfen, besser zu verstehen, wie Galaxien im frühen Universum entstehen und wachsen.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

Webb’s erstes Deep Field (MIRI and NIRCam Images Side by Side)

• Fast Facts
• Objekt
• Objektname(n): SMACS 0723-73 (1RXS  J072319.7-732735, SMACS J0723.3-7327)
• Objektbeschreibung: Galaxiencluster mit Gravitationslinseneffekt         
• Rektaszension: 07:23:19.5
• Deklination: -73:27:15.6
• Sternbild: Volans
• Entfernung: Die Rotverschiebung des Clusters beträgt z=0,39 (etwa 4,24 Milliarden Lichtjahre)
• Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 2,4 Bogenminuten
• Daten
• Instrument: MIRI, NIRCam
• Filter: MIRI>F770W, F1130W, F1280W, F1800W
• Filter: NIRCam>F090W, F150W, F200W, F277W, F356W, F444W
• Bild
• Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelaufnahmen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten MIRI und NIRCam gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um breite Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung unterschiedlicher Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben folgende:
• MIRI: Rot: F1280W + F1800W Grün: F1130W Blau: F770W
• NIRCam: Rot: F444W Orange: F356W Grün: F200W + F277W Blau: F090W + F150W

Über das Bild: Der Galaxienhaufen SMACS 0723 ist eine farbenfrohe Landschaft, wenn man ihn mit dem James Webb Space Telescope der NASA im mittleren Infrarotlicht betrachtet. Im Vergleich zum Nahinfrarotbild von Webb (rechts) erstrahlen die Galaxien und Sterne in neuen Farben.

Vergleichen Sie zunächst den größten hellen blauen Stern. Auf der rechten Seite hat er sehr lange Beugungsspitzen, aber im mittleren Infrarot auf der linken Seite erscheinen seine kleineren Punkte eher wie die einer Schneeflocke. Finden Sie weitere Sterne, indem Sie nach diesen verräterischen – wenn auch winzigen – Zacken suchen. Sterne erscheinen auch gelb, manchmal mit grünen Beugungsspitzen.

Wenn ein Objekt blau ist und keine Zacken aufweist, handelt es sich um eine Galaxie. Diese Galaxien enthalten Sterne, aber sehr wenig Staub. Das bedeutet, daß ihre Sterne älter sind – es gibt weniger Gas und Staub, die sich zu neuen Sternen verdichten können. Es bedeutet auch, daß ihre Sterne altern.

Die roten Objekte in diesem Feld sind von dicken Staubschichten umhüllt und könnten sehr wohl weit entfernte Galaxien sein. Bei einigen könnte es sich um Sterne handeln, aber es sind noch Forschungsarbeiten erforderlich, um jedes Objekt auf dem Bild des mittleren Infrarot vollständig zu identifizieren.

Die auffälligen Bögen im Zentrum des Galaxienclusters, bei denen es sich um Galaxien handelt, die durch Gravitationslinsen gestreckt und vergrößert werden, erscheinen auf dem Bild des Mid-Infrared Instrument (MIRI) links blau und auf dem Bild der Near-Infrared Camera (NIRCam) rechts orange. Diese Galaxien sind älter und haben viel weniger Staub.

Die Größe der Galaxien in beiden Bildern gibt Hinweise darauf, wie weit sie entfernt sind – je kleiner das Objekt, desto weiter entfernt ist es. Im mittleren Infrarotlicht erscheinen Galaxien, die näher sind, weißer.

Unter diesem bunten Allerlei an Farben auf dem MIRI-Bild ist Grün die aufregendste Farbe. Grün zeigt an, daß der Staub einer Galaxie eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen und anderen chemischen Verbindungen enthält.

Die Unterschiede in den Bildern von Webb sind den technischen Möglichkeiten der Instrumente MIRI und NIRCam zu verdanken. MIRI fängt Licht im mittleren Infrarotbereich ein, das den Staub hervorhebt. Staub ist ein wichtiger Bestandteil der Sternentstehung. Sterne sind bei kürzeren Wellenlängen heller, weshalb sie auf dem NIRCam-Bild mit deutlichen Beugungsspitzen erscheinen.

Mit Webb‘s Daten aus dem mittleren Infrarotbereich werden die Forscher bald in der Lage sein, ihre Modelle um sehr viel präzisere Berechnungen der Staubmengen in Sternen und Galaxien zu ergänzen und besser zu verstehen, wie sich Galaxien in beliebiger Entfernung bilden und im Laufe der Zeit verändern.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

MIRI wurde von der ESA und der NASA beigesteuert, wobei das Instrument von einem Konsortium aus staatlich finanzierten europäischen Instituten (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit der University of Arizona und dem JPL entwickelt und gebaut wurde.

Webb’s erstes Deep Field (NIRISS Emission Spectra)

• Fast Facts
• Objekt
• Sternbild: Volans
• Daten
• Instrument: NIRSS

Über das Bild: Möchten Sie auf eine galaktische Schatzsuche gehen? Mit den Spektraldaten des Webb-Teleskops der NASA ist es ganz einfach!

Ganz links ist ein Nahinfrarotbild des Galaxienhaufens SMACS 0723 zu sehen. Eine Gruppe massereicher Galaxien unterhalb und rechts des hellen Zentralsterns hat viele Galaxien in diesem Feld verzerrt, vergrößert und gespiegelt.

Wenn man das Bild links schnell mit dem Auge betrachtet, wird klarer, daß ein Bogen aus zwei ähnlich aussehenden Galaxien bestehen könnte. Ihre hellen Zentralregionen stimmen überein, trotz ihrer gestreckten Erscheinung. Dabei könnte es sich um Galaxien durch den Linseneffekt handeln – eine Galaxie, die an einem zweiten Ort gespiegelt wird. Sind sie identisch? Die Forscher können sich anhand des Bildes allein nicht sicher sein – es werden weitere Daten benötigt, um eine Übereinstimmung zu bestätigen.

Wissenschaftler tun dies, indem sie Spektren sammeln, die das Licht auffächern, damit sie die Zusammensetzung eines Objekts vollständig untersuchen können. Der Nahinfrarot-Imager und spaltlose Spektrograf (NIRISS) von Webb, der Spektren von jedem Objekt in jedem Beobachtungsfeld sammelt, wurde auf den Galaxienhaufen gerichtet, um mehr Details zu erfassen. Ein Ausschnitt aus dem NIRISS-Gitterbild (ein Instrument mit einem Gitter, oder Treppenstufen, auf einem Prisma) in der Mitte zeigt, wie die Emissionslinien von ionisiertem Sauerstoff und atomarem Wasserstoff entlang des Bogens verteilt sind.

Anschließend wurden die Spektren dieser beiden Galaxien als Diagramme aufgezeichnet (siehe rechts), um ihre Zusammensetzung zu ermitteln. Die Graphen, auch Spektren genannt, stimmen überein, was darauf hindeutet, dass diese Bögen Spiegelbilder derselben Galaxie sind. Die Webb-Spektren von NIRISS haben auch schnell bewiesen, daß das Licht beider Galaxien vor 9,3 Milliarden Jahren ausgestrahlt wurde, was ein weiterer Beweis dafür ist, daß sie ein und dieselbe Galaxie sind.

Die Verwendung von Webb’s NIRISS ist wie das Öffnen einer Schatztruhe, die voller Spektren ist. So kann dieses Instrument die Spektren vertikal und horizontal über das Bild verteilen. Die Forscher können beide Verfahren nutzen, um herauszufinden, welche Linien zu den einzelnen Quellen passen.

Das Bild eines jeden Objekts kann in Spektren wie die beiden oben gezeigten umgewandelt werden. Selbst wenn die Forscher also nicht vorhaben, eine bestimmte Galaxie im Feld zu untersuchen, können sie eine überraschende Entdeckung machen.

NIRISS wurde von der kanadischen Weltraumbehörde (CSA) beigesteuert. Das Instrument wurde von Honeywell in Zusammenarbeit mit der Université de Montréal und dem National Research Council Canada entwickelt und gebaut.

Webb’s erstes Deep Field (NIRSpec MSA Emission Spectra)

• Fast Facts
• Objekt
• Sternbild: Volans
• Entfernung: Die vier hervorgehobenen Galaxien haben (von oben nach unten) eine Rotverschiebung von 2,74, 5,27, 7,65 und 8,49
• Daten
• Instrument: NIRCam, NIRSpec

Über das Bild: NASA‘s Webb-Teleskop hat noch eine weitere Entdeckungsmaschine an Bord – das Microshutter-Array des Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec). Dieses Instrument verfügt über mehr als 248.000 winzige Türen, die einzeln geöffnet werden können, um Spektren (Licht) von bis zu etwa 150 einzelnen Objekten gleichzeitig zu erfassen.

Von den Tausenden fernen Galaxien hinter dem Galaxienhaufen SMACS 0723 beobachtete NIRSpec 48 einzeln – alle gleichzeitig – in einem Feld, das etwa die Größe eines Sandkorns hat, das man auf Armeslänge hält. Eine schnelle Analyse machte sofort klar, daß mehrere dieser Galaxien zu einem sehr frühen Zeitpunkt in der Geschichte des Universums beobachtet wurden, dessen Alter auf 13,8 Milliarden Jahre geschätzt wird.

Achten Sie auf das gleiche Merkmal, das in jedem Spektrum hervorgehoben ist. Drei Linien erscheinen jedes Mal in der gleichen Reihenfolge – eine Wasserstofflinie, gefolgt von zwei Linien ionisierten Sauerstoffs. Wo dieses Muster in jedem Spektrum auftaucht, verrät den Forschern die Rotverschiebung der einzelnen Galaxien und damit, vor wie langer Zeit ihr Licht ausgesendet wurde.

Das Licht der fernsten Galaxie war 13,1 Milliarden Jahre unterwegs, bevor es von den Webb-Spiegeln eingefangen wurde. Diese Beobachtungen stehen für das erste Mal, daß diese besonderen Emissionslinien in solch immensen Entfernungen gesehen wurden – und das sind nur die ersten Beobachtungen von Webb. Möglicherweise sind auf diesem Bild noch weiter entfernte Galaxien zu sehen!

In diesen Spektren hat Webb uns auch zum ersten Mal die chemische Zusammensetzung von Galaxien im sehr frühen Universum gezeigt. Möglich wurde dies durch die Position des Teleskops im Weltraum – weit entfernt von der Erdatmosphäre, die einen Teil des Infrarotlichts herausfiltert – und seine Spezialisierung auf die hochauflösende Aufnahme von Nahinfrarotlicht.

Und da ähnliche Spektren von Galaxien in geringerer Entfernung seit langem von anderen weltraum- und bodengestützten Observatorien untersucht werden, wissen die Astronomen bereits viel über die Eigenschaften naher Galaxien. Jetzt können die Astronomen die Spektren von Webb untersuchen und vergleichen, um festzustellen, wie sich die Galaxien im Laufe von Milliarden von Jahren verändert haben, bis zurück in die Frühzeit des Universums.

Mit den Daten von Webb können die Forscher nun die Entfernung, Temperatur, Gasdichte und chemische Zusammensetzung jeder Galaxie messen. Wir werden bald unglaublich viel über Galaxien erfahren, die in der gesamten kosmischen Zeit existierten!

NIRSpec wurde für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) von einem Konsortium europäischer Unternehmen unter der Leitung von Airbus Defence and Space (ADS) gebaut, wobei das Goddard Space Flight Center der NASA die Detektor- und Mikroverschlußsubsysteme lieferte.

Webb’s erstes Deep Field (NIRSpec Emission Spectrum)

• Fast Facts
• Objekt
• Sternbild: Volans
• Daten
• Instrument: NIRCam, NIRSpec

Über das Bild: Diese Galaxie sandte ihr Licht vor 13,1 Milliarden Jahren aus.

Es wurde von Webbs Microshutter-Array aufgenommen, das Teil seines Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) ist. Dieses Instrument ist so empfindlich, daß es das Licht einzelner Galaxien beobachten kann, die in der Frühzeit des Universums existierten. Dies wird für die Forschung von großer Bedeutung sein. Die Fähigkeiten von Webb haben es den Wissenschaftlern ermöglicht, zum ersten Mal Spektren von so weit entfernten Galaxien zu beobachten.

Wenn Forscher das Licht einer einzelnen Galaxie in ein Spektrum zerlegen, wie in der oben gezeigten Grafik, können sie etwas über die chemische Zusammensetzung, Temperatur und Dichte des ionisierten Gases der Galaxie erfahren. Das Spektrum dieser Galaxie offenbart zum Beispiel die Eigenschaften ihres Gases, die Aufschluß darüber geben, wie sich ihre Sterne bilden, und wie viel Staub sie enthält. Diese Daten sind reichhaltig – und wurden noch nie zuvor aus dieser Entfernung in dieser Qualität entdeckt.

Wenn die Astronomen mit der Analyse der Webb-Daten beginnen, werden wir unglaublich viel über Galaxien erfahren, die über die gesamte kosmische Zeit hinweg existierten – und wie sie im Vergleich zu den wunderschönen spiralförmigen und elliptischen Galaxien im nahen Universum aussehen.

NIRSpec wurde für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) von einem Konsortium europäischer Unternehmen unter der Leitung von Airbus Defence and Space (ADS) gebaut, wobei das Goddard Space Flight Center der NASA die Detektor- und Mikroverschlußsubsysteme lieferte.

Webb’s erstes Deep Field (MIRI and NIRCam Side-by-Side Compass Image)

• Fast Facts
• Objekt
• Objektname(n): SMACS 0723-73 (1RXS  J072319.7-732735, SMACS J0723.3-7327)
• Objektbeschreibung: Galaxiencluster mit Gravitationslinseneffekt         
• Rektaszension: 07:23:19.5
• Deklination: -73:27:15.6
• Sternbild: Volans
• Entfernung: Die Rotverschiebung des Clusters beträgt z=0,39 (etwa 4,24 Milliarden Lichtjahre)
• Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 2,4 Bogenminuten
• Daten
• Instrument: MIRI, NIRCam
• Filter: MIRI>F770W, F1130W, F1280W, F1800W
• Filter: NIRCam>F090W, F150W, F200W, F277W, F356W, F444W
• Bild
• Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelaufnahmen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten MIRI und NIRCam gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um breite Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung unterschiedlicher Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben folgende:
• MIRI: Rot: F1280W + F1800W Grün: F1130W Blau: F770W
• NIRCam: Rot: F444W Orange: F356W Grün: F200W + F277W Blau: F090W + F150W

Über das Bild: Bild des Galaxienclusters SMACS 0723, auch bekannt als Webb’s First Deep Field, aufgenommen von der Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Mittelinfrarotinstrument (MIRI) von Webb, mit Kompasspfeilen und Farbschlüssel zur Orientierung.

Die Kompasspfeile nach Norden und Osten zeigen die Ausrichtung des Bildes am Himmel an. Beachten Sie, daß die Beziehung zwischen Norden und Osten am Himmel (von unten gesehen) im Vergleich zu den Richtungspfeilen auf einer Karte des Bodens (von oben gesehen) umgekehrt ist.

Dieses Bild zeigt unsichtbare Lichtwellenlängen im nahen und mittleren Infrarotbereich, die in Farben des sichtbaren Lichts umgewandelt wurden. Der Farbschlüssel zeigt, welche NIRCam- und MIRI-Filter bei der Aufnahme des Lichts verwendet wurden. Die Farbe jedes Filternamens ist die Farbe des sichtbaren Lichts, die verwendet wird, um das infrarote Licht darzustellen, das durch diesen Filter hindurchgeht.

Da es sich um ein Tiefenfeld handelt, das Objekte in verschiedenen Entfernungen und Vergrößerungen zeigt, gibt es keine Maßstabsleiste.