Originalveröffentlichung am 09.11.2023 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases
Zusammenfassung: Das Ergebnis: Eine lebendige Landschaft von Galaxien und mehr als ein Dutzend neu ent-deckter, zeitlich veränderlicher Objekte
Wenn sich zwei Vorzeige-Observatorien zusammentun, enthüllen sie eine Fülle neuer Details, die nur durch ihre gemein-same Leistung möglich sind. Webb und Hubble haben gemeinschaftlich den Galaxiencluster MACS 0416 untersucht, der etwa 4,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Ihre vereinten Daten ergeben ein spektrales Panorama aus Blau- und Rottönen – Farben, die Aufschluß über die Entfernungen der Galaxien geben. Während das Bild an sich schon atem-beraubend ist, nutzen die Forscher diese Beobachtungen bereits, um neue wissenschaftliche Entdeckungen zu machen, darunter die Identifizierung von durch die Gravitation verstärkte Supernovae und sonst unsichtbaren, gewöhnlichen Sternen.
Das James-Webb-Weltraumteleskop und das Hubble-Weltraumteleskop der NASA haben gemeinschaftlich einen ausge-dehnten Galaxienhaufen namens MACS0416 untersucht. Das daraus resultierende panchromatische Bild vereint sicht-bares und infrarotes Licht, um eine der umfassendsten Ansichten des Universums zusammenzustellen, die jemals aufge-nommen wurden. MACS 0416 befindet sich etwa 4,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und besteht aus zwei kollidierenden Galaxiencluster, die sich schließlich zu einem noch größeren Cluster zusammenschließen werden.
Das Bild zeigt eine Fülle von Details, die nur durch die Kombination der Leistung beider Weltraumteleskope möglich sind. Es enthält eine Vielzahl von Galaxien außerhalb des Clusters und eine Reihe von Quellen, die sich im Laufe der Zeit ver-ändern, wahrscheinlich aufgrund von Gravitationslinsen – der Verzerrung und Verstärkung des Lichts entfernter Hinter-grundquellen.
Dieser Galaxiencluster war der erste einer Reihe von noch nie dagewesenen, sehr tiefen Einblicken in das Universum, die im Rahmen eines ehrgeizigen, gemeinschaftlichen Hubble-Programms, genannt “Frontier Fields” (Grenzgebiete) gewon-nen wurden, das im Jahr 2014 eröffnet wurde. Hubble leistete Pionierarbeit bei der Suche nach einigen der schwächsten und jüngsten Galaxien, die jemals entdeckt wurden. Der Infrarotblick von Webb verstärkt diesen tiefen Blick erheblich, indem er mit seiner Infrarotsicht noch weiter in das frühe Universum vordringt.
“Wir bauen auf dem Erbe von Hubble auf, indem wir zu größeren Entfernungen und schwächeren Objekten vordringen”, sagte Rogier Windhorst von der Arizona State University, Leiter des PEARLS-Program (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), das die Webb-Beobachtungen durchführte.
Die Bedeutung der Farben
Für die Aufnahme wurden im Allgemeinen die kürzesten Wellenlängen des Lichts blau, die längsten Wellenlängen rot und die mittleren Wellenlängen grün eingefärbt. Das breite Spektrum an Wellenlängen, von 0,4 bis 5 Mikrometer, ergibt eine besonders lebendige Landschaft von Galaxien.
Diese Farben geben Hinweise auf die Entfernung der Galaxien: Die blauesten Galaxien sind relativ nahe und weisen oft eine intensive Sternentstehung auf, wie sie von Hubble am besten erkannt wird, während die röteren Galaxien, die von Webb nachgewiesen wurden, tendenziell weiter entfernt sind. Einige Galaxien erscheinen auch deshalb sehr rot, weil sie große Mengen an kosmischem Staub enthalten, der dazu neigt, die blauen Farben des Sternenlichts zu absorbieren.
“Das ganze Bild wird erst klar, wenn man die Webb-Daten mit den Hubble-Daten kombiniert”, sagt Windhorst.
Weihnachtsbaum-Galaxiencluster
Die neuen Webb-Beobachtungen tragen zwar zu dieser ästhetischen Ansicht bei, wurden aber zu einem bestimmten wissenschaftlichen Zweck aufgenommen. Das Forschungsteam kombinierte seine drei Beobachtungszeiträume, die jeweils im Abstand von mehreren Wochen aufgenommen wurden, mit einem vierten Zeitraum des Forschungsteams CANUCS (CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey). Ziel war es, nach Objekten zu suchen, deren Helligkeit sich im Laufe der Zeit verändert, so genannte Transienten.
Sie identifizierten 14 solcher Transienten im gesamten Sichtfeld. Zwölf dieser Transienten befanden sich in drei Galaxien, die durch Gravitationslinsen stark vergrößert sind, und sind vermutlich einzelne Sterne oder Mehrfachsternsysteme, die kurzzeitig sehr stark vergrößert sind. Die verbleibenden zwei Transienten befinden sich in mäßig vergrößerten Hintergrundgalaxien und sind wahrscheinlich Supernovae.
“Wir nennen MACS 0416 den Weihnachtsbaum-Galaxiencluster, weil er so farbenfroh ist und wegen der flackernden Lichter, die wir in ihm finden. Wir können überall Transienten sehen”, sagt Haojing Yan von der University of Missouri in Columbia, Hauptautor einer Arbeit, die die wissenschaftlichen Ergebnisse beschreibt.
Die Entdeckung so vieler Transienten bei Beobachtungen in einem relativ kurzen Zeitraum läßt vermuten, daß die Astronomen bei regelmäßiger Beobachtung mit Webb viele weitere Transienten in diesem Cluster und anderen ähnlichen Clustern finden könnten.
Ein Kaijū-Stern
Unter den Transienten, die das Team identifizierte, stach einer besonders hervor. Er befindet sich in einer Galaxie, die etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall existierte, und ist um einen Faktor von mindestens 4.000 verstärkt. Das Team gab dem Sternsystem den Spitznamen “Mothra” in Anspielung auf seine “Monsternatur”, die sowohl extrem hell als auch extrem verstärkt ist. Er schließt sich einem anderen, durch den Gravitationslinseneffekt verstärkten Stern an, den die Forscher zuvor identifiziert hatten und dem sie den Spitznamen “Godzilla” gaben. (Sowohl Godzilla als auch Mothra sind riesige Monster, die im japanischen Kino als kaijū bekannt sind).
Interessanterweise ist Mothra auch in den Hubble-Beobachtungen zu sehen, die neun Jahre zuvor aufgenommen wurden. Dies ist ungewöhnlich, da eine ganz bestimmte Ausrichtung zwischen dem Galaxiencluster im Vordergrund und dem Hintergrundstern erforderlich ist, um einen Stern so stark zu verstärken. Die gegenseitigen Bewegungen des Sterns und des Galaxienclusters hätten diese Ausrichtung eigentlich aufheben müssen.
Die wahrscheinlichste Erklärung ist, daß es ein zusätzliches Objekt im Vordergrund des Clusters gibt, das für eine weitere Vergrößerung sorgt. Das Team konnte seine Masse auf das 10.000- bis 1-Millionenfache der Masse unserer Sonne ein-grenzen. Die genaue Natur dieser so genannten “Milli-Linse” bleibt jedoch unbekannt.
Die wahrscheinlichste Erklärung ist ein Kugelsternhaufen, der für Webb zu schwach ist, um ihn direkt zu sehen”, erklärt Jose Diego vom Instituto de Física de Cantabria in Spanien, Hauptautor der Studie mit den detaillierten Angaben der Befunde. “Aber wir kennen die wahre Natur dieser zusätzlichen Linse noch nicht.”
Die Arbeit von Yan et al. ist zur Veröffentlichung in The Astrophysical Journal angenommen. Die Arbeit von Diego et al. wurde in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
Die hier gezeigten Webb-Daten wurden im Zuge des PEARLS GTO Program 1176 gewonnen.
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 Weltraumorganisa-tion).
Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, verwaltet das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, ist für den wissenschaftlichen Betrieb von Hubble und Webb zuständig. Das STScI wird im Auftrag der NASA von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. betrieben.
MACS 0416 (Hubble ACS und WFC3 + Webb NIRCam Ansicht)

Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU),
Haojing Yan (University of Missouri)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): MACS J0416.1-2403
- Objektbeschreibung: Galaxiencluster als Gravitationslinse
- Rektaszension: 04:16:9.89
- Deklination: -24:03:58.0
- Sternbild: Eridanus
- Daten
- Instrument: HST: ACS & WFC3; JWST: NIRCam
- Filter: HST ACS: F435W, F606W, F814W; WFC3/IR: F105W, F125W, F140W, F160W
- Filter: JWST NIRCam: F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M, F444W
- Bild
- Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzel-aufnahmen, die von den Weltraumteleskopen Hubble und Webb mit den Instrumenten ACS, WFC3 und NIRCam gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter ver-wendet, um breite und schmale Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschie-dener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-) Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Rot: F444W und F410M Orange: F356W Gelb: F277W und F200W Grün: F160W, F150W, F140W, F125W, F115W Cyan: F090W, F105W, F814W Blau: F606W, F435W
Über das Bild: Diese panchromatische Ansicht des Galaxienclusters MACS 0416 wurde durch Kombination von Infrarot-beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA mit Daten des sichtbaren Lichts des Hubble-Weltraum-teleskops der NASA erstellt. Für das Bild wurden im Allgemeinen die kürzesten Wellenlängen des Lichts blau, die längsten Wellenlängen rot und die mittleren Wellenlängen grün eingefärbt. Die daraus resultierende Wellenlängenabdeckung von 0,4 bis 5 Mikrometern zeigt eine lebendige Galaxienlandschaft, die als eine der farbenprächtigsten Ansichten des Universums bezeichnet werden könnte, die je geschaffen wurden.
MACS 0416 ist ein Galaxiencluster, der etwa 4,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das bedeutet, daß das Licht, das wir jetzt sehen, den Cluster kurz nach der Entstehung unseres Sonnensystems verlassen hat. Dieser Cluster verstärkt das Licht von weiter entfernten Hintergrundgalaxien durch den Gravitationslinseneffekt. Infolgedessen konnte das Forscherteam vergrößerte Supernovae und sogar sehr stark vergrößerte Einzelsterne identifizieren.
Diese Farben geben Aufschluß über die Entfernung der Galaxien: Die blauesten Galaxien sind relativ nahe und weisen oft eine intensive Sternentstehung auf, wie sie am besten von Hubble erkannt wird, während die rötlicheren Galaxien, die von Webb erkannt wurden, tendenziell weiter entfernt sind oder große Mengen an Staub enthalten. Das Bild offenbart eine Fülle von Details, die sich nur durch die Kombination der Leistung beider Weltraumteleskope erfassen lassen.
In diesem Bild repräsentiert Blau Daten mit einer Wellenlänge von 0,435 und 0,606 Mikrometer (Hubble-Filter F435W und F606W); Cyan ist 0,814, 0,9 und 1,05 Mikrometer (Hubble-Filter F814W und F105W sowie Webb-Filter F090W); Grün ist 1,15, 1,25, 1,4, 1,5 und 1. 6 Mikrometer (Hubble-Filter F125W, F140W und F160W sowie Webb-Filter F115W und F150W); Gelb ist 2,00 und 2,77 Mikrometer (Webb-Filter F200W und F277W); Orange ist 3,56 Mikrometer (Webb-Filter F356W) und rot repräsentiert Daten bei 4,1 und 4,44 Mikrometer (Webb-Filter F410M und F444W).
MACS 0416 mit Mothra-Auszug (Hubble ACS und WFC3 + Webb NIRCam Ansicht)

Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU),
Haojing Yan (University of Missouri)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): MACS J0416.1-2403
- Objektbeschreibung: Galaxiencluster als Gravitationslinse
- Rektaszension: 04:16:9.89
- Deklination: -24:03:58.0
- Sternbild: Eridanus
- Daten
- Instrument: HST: ACS & WFC3; JWST: NIRCam
- Filter: HST ACS: F435W, F606W, F814W; WFC3/IR: F105W, F125W, F140W, F160W
- Filter: JWST NIRCam: F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M, F444W
- Bild
- Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzel-aufnahmen, die von den Weltraumteleskopen Hubble und Webb mit den Instrumenten ACS, WFC3 und NIRCam gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter ver-wendet, um breite und schmale Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschie-dener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-) Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Rot: F444W und F410M Orange: F356W Gelb: F277W und F200W Grün: F160W, F150W, F140W, F125W, F115W Cyan: F090W, F105W, F814W Blau: F606W, F435W
Über das Bild: Dieses Bild des Galaxienhaufens MACS 0416 hebt durch den Gravitationslinseneffekt eine bestimmte Hintergrundgalaxie hervor, die etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall existierte. Diese Galaxie enthält ein transientes Objekt, d. h. ein Objekt, dessen beobachtete Helligkeit im Laufe der Zeit variiert und das das Wissenschaftsteam “Mothra” getauft hat. Mothra ist ein Stern, der um einen Faktor von mindestens 4.000 vergrößert ist. Das Team vermutet, daß Mothra nicht nur durch die Schwerkraft des Galaxienclusters MACS 0416 vergrößert wird, sondern auch durch ein Objekt, das als “Milli-Linse” bekannt ist und wahrscheinlich etwa so viel wiegt wie ein Kugelsternhaufen.
MACS 0416 (Hubble + Webb im Vergleich)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): MACS J0416.1-2403
- Objektbeschreibung: Galaxiencluster als Gravitationslinse
- Rektaszension: 04:16:9.89
- Deklination: -24:03:58.0
- Sternbild: Eridanus
- Daten
- Instrument: HST: ACS & WFC3; JWST: NIRCam
- Filter: HST ACS: F435W, F606W, F814W; WFC3/IR: F105W, F125W, F140W, F160W
- Filter: JWST NIRCam: F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M, F444W
Über das Bild: Dieser nebeneinander liegende Vergleich des Galaxienhaufens MACS 0416, wie er vom Hubble-Welt-raumteleskop im optischen Licht (links) und vom James-Webb-Weltraumteleskop im Infrarotlicht (rechts) gesehen wird, zeigt unterschiedliche Details. Auf beiden Bildern sind Hunderte von Galaxien zu sehen, aber das Webb-Bild zeigt Galaxien, die auf dem Hubble-Bild unsichtbar oder kaum sichtbar sind. Dies liegt daran, daß Webb’s Infrarotsicht Galaxien erkennen kann, die zu weit entfernt oder zu staubhaltig sind, als daß Hubble sie sehen könnte. (Das Licht von weit entfernten Galaxien ist wegen der Expansion des Universums rotverschoben.) Die Gesamtbelichtungszeit für das Webb-Bild betrug ungefähr 22 Stunden, verglichen mit 122 Stunden Belichtungszeit für das Hubble-Bild.
MACS 0416 (Hubble + Webb Kompass-Ansicht)

Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU),
Haojing Yan (University of Missouri)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): MACS J0416.1-2403
- Objektbeschreibung: Galaxiencluster als Gravitationslinse
- Rektaszension: 04:16:9.89
- Deklination: -24:03:58.0
- Sternbild: Eridanus
- Daten
- Instrument: HST: ACS & WFC3; JWST: NIRCam
- Filter: HST ACS: F435W, F606W, F814W; WFC3/IR: F105W, F125W, F140W, F160W
- Filter: JWST NIRCam: F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M, F444W
- Bild
- Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzel-aufnahmen, die von den Weltraumteleskopen Hubble und Webb mit den Instrumenten ACS, WFC3 und NIRCam gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter ver-wendet, um breite und schmale Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschie-dener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-) Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
- Rot: F444W und F410M Orange: F356W Gelb: F277W und F200W Grün: F160W, F150W, F140W, F125W, F115W Cyan: F090W, F105W, F814W Blau: F606W, F435W
Über das Bild: Bild des Galaxienclusters MACS 0416, aufgenommen im sichtbaren Licht von Hubble’s ACS und WFC3 und im Infrarotlicht von Webb’s NIRCam, mit Kompasspfeilen, Maßstabsbalken und Farbschlüssel als Referenz.
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.
Der Maßstabsbalken ist in Bogenminuten angegeben, das ist ein Winkel am Himmel, der einem 60stel Grad entspricht. (Der Maßstabsbalken ist eine halbe Bogenminute lang.) Das gesamte Bild hat einen Durchmesser von etwa 2,2 Bogen-minuten.
Dieses Bild zeigt sichtbare und nahinfrarote Lichtwellenlängen, die in Farben umgewandelt wurden. Der Farbschlüssel zeigt, welche Hubble ACS-, WFC3- und Webb NIRCam-Filter bei der Aufnahme des Lichts verwendet wurden. Die Farbe jedes Filternamens ist die Farbe des sichtbaren Lichts, die verwendet wird, um das Licht darzustellen, das durch diesen Filter fällt.