Webb feiert erstes Wissenschaftsjahr mit Nahaufnahme der Geburt sonnenähnlicher Sterne

Originalveröffentlichung am 12.07.2023 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases

Zusammenfassung: NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop fasziniert erneut mit einem actionreichen Bild, das eine relativ ruhige Sternentstehungsregion widerlegt

NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop beendet ein erfolgreiches erstes Jahr der Wissenschaft und beeindruckender Bilder mit einem detaillierten Blick auf die der Erde am nächsten gelegene Sternentstehungsregion, den Rho-Ophiuchi-Wolkenkomplex. Das Ergebnis ist ein dynamisches Bild, das die relative Ruhe der Region Lügen straft – und praktisch um eine Erklärung bittet, was genau wir hier sehen. Zwar wurden schon früher binäre Jets beobachtet, die aus neuen Sternen hervorbrachen, doch die Struktur, die das NIRCam-Instrument von Webb in den mehreren Jets, die das Bild durchziehen, offenbart, ist beispiellos. In auffälligem Kontrast dazu wird die untere Hälfte des Bildes von einer leuchtenden Höhle aus Staub dominiert, die von dem massereichsten Stern in der Szene erleuchtet und erodiert wird. Die Nachbar-sterne haben die Masse unserer Sonne oder sind kleiner, und einige von ihnen zeigen die verräterischen Schatten protoplanetarer Scheiben – was bedeutet, daß wir es hier mit Planetensystemen zu tun haben, die eventuell unseren eigenen in ihrem frühesten Stadium ähneln.

Von unserem kosmischen Hinterhof im Sonnensystem bis hin zu fernen Galaxien in der Nähe des Anbeginns der Zeit hat das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA sein Versprechen gehalten, das Universum im ersten Jahr seines wissen-schaftlichen Betriebs wie nie zuvor zu enthüllen. Um den Abschluß eines erfolgreichen ersten Jahres zu feiern, hat die NASA Webb’s Bild von einer kleinen Sternentstehungsregion im Rho-Ophiuchi-Wolkenkomplex veröffentlicht.

„In nur einem Jahr hat das James-Webb-Weltraumteleskop den Blick der Menschheit auf den Kosmos verändert, indem es in Staubwolken hineinschaut und zum ersten Mal Licht aus fernen Winkeln des Universums sieht. Jedes neue Bild ist eine neue Entdeckung, die es Wissenschaftlern rund um den Globus ermöglicht, Fragen zu stellen und zu beantworten, von denen sie früher nicht einmal zu träumen wagten“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson. „Webb ist eine Investition in die amerikanische Innovation, aber auch eine wissenschaftliche Leistung, die mit den internationalen Partnern der NASA möglich gemacht wurde, die mit dem gleichen Elan an die Grenzen des Möglichen gehen. Tausende von Ingenieuren, Wissenschaftlern und Führungskräften haben ihre ganze Leidenschaft in diese Mission gesteckt, und ihre Bemühungen werden unser Verständnis der Ursprünge des Universums – und unseres Platzes darin – weiter verbessern.“

Das heute veröffentlichte neue Webb-Bild zeigt die uns am nächsten gelegene Sternentstehungsregion. Seine Nähe von 390 Lichtjahren ermöglicht eine sehr detaillierte Nahaufnahme ohne Vordergrundsterne im dazwischen liegenden Raum.

„An seinem ersten Jahrestag hat das James-Webb-Weltraumteleskop bereits sein Versprechen eingelöst, das Universum offenzulegen, und der Menschheit einen atemberaubenden Schatz an Bildern und wissenschaftlichen Erkenntnissen geschenkt, der Jahrzehnte überdauern wird“, sagte Nicola Fox, stellvertretende Verwalterin des Science Mission Directorate der NASA in Washington. „Als technisches Wunderwerk, das von den weltweit führenden Wissenschaftlern und Ingenieuren gebaut wurde, hat Webb uns ein umfassenderes Verständnis von Galaxien, Sternen und den Atmosphären von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems als je zuvor vermittelt und damit die Grundlage dafür geschaffen, daß die NASA die Welt in eine neue Ära wissenschaftlicher Entdeckungen und der Suche nach bewohnbaren Welten führen kann.“

Webb’s Bild zeigt eine Region mit annähernd 50 jungen Sternen, die alle eine ähnliche Masse wie die Sonne, oder weniger, haben. Die dunkelsten Bereiche sind die dichtesten, in denen dichter Staub die sich noch bildenden Protosterne umhüllt. Riesige bipolare Jets aus molekularem Wasserstoff, die in Rot dargestellt sind, dominieren das Bild und erscheinen horizontal im oberen Drittel und vertikal auf der rechten Seite. Sie entstehen, wenn ein Stern zum ersten Mal seine ursprüngliche Hülle aus kosmischem Staub durchbricht und ein Paar gegenläufiger Jets in den Weltraum schießt, wie ein Neugeborenes, das zum ersten Mal seine Arme nach der Welt ausstreckt. Im Gegensatz dazu hat der Stern S1 in der unteren Hälfte des Bildes eine leuchtende Höhle aus Staub gegraben. Er ist der einzige Stern auf dem Bild, der deutlich massereicher als die Sonne ist.

„Die Webb-Aufnahme von Rho Ophiuchi ermöglicht es uns, eine sehr kurze Phase im Lebenszyklus eines Sterns mit neuer Klarheit zu sehen. Unsere eigene Sonne hat vor langer Zeit eine solche Phase durchlebt, und jetzt haben wir die Technologie, um den Beginn der Geschichte eines anderen Sterns zu sehen“, sagte Klaus Pontoppidan, der als Webb-Projektwissenschaftler am Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, seit dem Start des Teleskops und während des ersten Betriebsjahres tätig war.

Einige Sterne auf dem Bild zeigen verräterische Schatten, die auf protoplanetare Scheiben hinweisen – potenzielle zukünftige Planetensysteme im Entstehen.

Ein ganzes Jahr, über den ganzen Himmel hinweg

Von der allerersten Deep-Field-Aufnahme an, das von Präsident Joe Biden, Vizepräsidentin Kamala Harris und Nelson live im Weißen Haus enthüllt wurde, hat Webb sein Versprechen gehalten, uns mehr vom Universum zu zeigen als je zuvor. Webb hat allerdings viel mehr als nur ferne Galaxien im frühen Universum enthüllt.

„Jetzt, wo wir ein ganzes Jahr lang Daten von Zielen am Himmel gesammelt haben, wird die Bandbreite der Wissenschaft, die Webb erforschen kann, deutlich“, sagte Eric Smith, stellvertretender Direktor für Forschung in der Astrophysik-Abteilung des NASA-Hauptquartiers und Wissenschaftler im Webb-Programm. „Webb’s erstes Jahr der Wissenschaft hat uns nicht nur neue Dinge über unser Universum gelehrt, sondern auch gezeigt, daß die Fähigkeiten des Teleskops unsere Erwartungen übertreffen, was bedeutet, daß zukünftige Entdeckungen noch erstaunlicher sein werden.“ Die weltweite Astronomie-Gemeinschaft hat das vergangene Jahr damit verbracht, die ersten öffentlich zugänglichen Daten von Webb zu studieren und ein Gefühl dafür zu bekommen, wie man damit arbeiten kann.

Neben den beeindruckenden Infrarotbildern sind es vor allem die scharfen Spektren von Webb, die die Wissenschaftler begeistern – die detaillierten Informationen, die die spektroskopischen Instrumente des Teleskops aus dem Licht gewinnen können. Die Spektren von Webb haben die Entfernungen einiger der am weitesten entfernten Galaxien, die jemals beobachtet wurden, bestätigt und die frühesten und am weitesten entfernten supermassereichen Schwarzen Löcher entdeckt. Sie haben die Zusammensetzung von Planetenatmosphären (oder deren Fehlen) detaillierter als je zuvor bestimmt und zum ersten Mal eingegrenzt, welche Arten von Atmosphären auf felsigen Exoplaneten existieren könnten. Sie haben zudem die chemische Zusammensetzung von stellaren Kinderstuben und protoplanetaren Scheiben aufgedeckt und Wasser, organische, kohlenstoffhaltige Moleküle und mehr nachgewiesen. Webb’s Beobachtungen haben bereits zu Hunderten von wissenschaftlichen Arbeiten geführt, in denen seit langem bestehende Fragen beantwortet und neue Fragen aufgeworfen werden, die mit Webb beantwortet werden sollen.

Die Bandbreite der Webb’schen Wissenschaft zeigt sich auch in den Beobachtungen der uns vertrauten Region des Weltraums – unserem eigenen Sonnensystem. Schwache Ringe von Gasriesen tauchen aus der Dunkelheit auf, die von Monden übersät sind, während Webb im Hintergrund ferne Galaxien zeigt. Durch den Vergleich der Entdeckungen von Wasser und anderen Molekülen in unserem Sonnensystem mit denen, die in den Scheiben anderer, viel jüngerer Planeten-systeme gefunden wurden, trägt Webb dazu bei, Hinweise auf unsere eigenen Ursprünge zu finden – wie die Erde zum idealen Ort für Leben, wie wir es kennen, wurde.

„Nach einem Jahr wissenschaftlicher Arbeit wissen wir genau, wie leistungsfähig dieses Teleskop ist, und wir haben ein Jahr mit spektakulären Daten und Entdeckungen hinter uns gebracht“, sagte die leitende Webb-Projektwissenschaftlerin Jane Rigby vom Goddard Space Flight Center. „Wir haben für das zweite Jahr eine Reihe ehrgeiziger Beobachtungen ausgewählt, die auf allem aufbauen, was wir bisher gelernt haben. Die wissenschaftliche Mission von Webb hat gerade erst begonnen – es gibt noch so viel mehr zu entdecken.“

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 Weltraum-organisation).

Rho Ophiuchi (NIRCam Ansicht)

Ansicht: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI)
Bildbearbeitung: Alyssa Pagan (STScI)
  • Fast Facts
  • Objekt
  • Objektname(n): Rho Ophiuchi
  • Objektbeschreibung: Sternentstehungsgebiet
  • Rektaszension: 16:26:30.56
  • Deklination: -24:23:04.16
  • Sternbild: Ophiuchus
  • Entfernung: 390 Lichtjahre entfernt
  • Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 0,7 Lichtjahren (6,4 Bogenminuten)
  • Daten
  • Instrument: NIRCam
  • Filter: F187N, F200W, F335W, F444W, F470N
  • Bild
  • Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um breite und enge Wellen-längenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
  • Blau: F187N Hellblau: F200W Cyan: F335W Gelb: F444W Rot: F470N

Über das Bild: Das erste Jubiläumsbild von James-Webb-Weltraumteleskops der NASA zeigt die Entstehung von Sternen, wie man sie noch nie zuvor gesehen hat – voller detaillierter, impressionistischer Texturen. Das Motiv ist der Rho-Ophiuchi-Wolkenkomplex, die der Erde am nächsten gelegene Sternentstehungsregion. Es handelt sich um ein relativ kleines, ruhiges Sternentstehungsgebiet, aber das sieht man Webb’s chaotischer Nahaufnahme nicht an. Von jungen Sternen ausgehende Jets laufen kreuz und quer durch das Bild, prallen auf das umgebende interstellare Gas und bringen molekularen Wasserstoff zum Leuchten (rot dargestellt). Einige Sterne weisen den verräterischen Schatten einer zirkum-stellaren Scheibe auf – Vorboten zukünftiger Planetensysteme.

Die jungen Sterne im Zentrum vieler dieser Scheiben haben eine ähnliche Masse wie die Sonne oder sind kleiner. Der schwerste in diesem Bild ist der Stern S1, der inmitten einer glühenden Höhle erscheint, die er mit seinen Sternwinden in der unteren Hälfte des Bildes aushöhlt. Das hellere Gas, das S1 umgibt, besteht aus polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, einer Familie von Molekülen auf Kohlenstoffbasis, die zu den häufigsten Verbindungen im Weltraum gehören.

Rho Ophiuchi (NIRCam Kompass-Ansicht)

Ansicht: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI)
Bildbearbeitung: Alyssa Pagan (STScI)
  • Fast Facts
  • Objekt
  • Objektname(n): Rho Ophiuchi
  • Objektbeschreibung: Sternentstehungsgebiet
  • Rektaszension: 16:26:30.56
  • Deklination: -24:23:04.16
  • Sternbild: Ophiuchus
  • Entfernung: 390 Lichtjahre entfernt
  • Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 0,7 Lichtjahren (6,4 Bogenminuten)
  • Daten
  • Instrument: NIRCam
  • Filter: F187N, F200W, F335W, F444W, F470N
  • Bild
  • Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um breite und enge Wellen-längenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuweisung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
  • Blau: F187N Hellblau: F200W Cyan: F335W Gelb: F444W Rot: F470N

Über das Bild: Bild der Sternentstehung im Rho-Ophiuchi-Wolkenkomplex, mit Kompasspfeilen, Maßstabsleiste und Farb-schlüssel 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) umgedreht ist.

Der Farbschlüssel zeigt, welche Filter des NIRCam-Instruments (Nahinfrarotkamera) von Webb 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.

Zoom in Rho Ophiuchi

Animation: NASA, ESA, CSA, Alyssa Pagan (STScI) – Danksagung: IPAC, Caltech, Akira Fujii DSS

Reise zum Wolkenkomplex Rho Ophiuchi. Die Reise startet mit einem bodengebundenen Bild des Astrophotographen Akira Fujii und geht dann in eine Aufnahme aus dem Digitized Sky Survey über. Als Nächstes wird ein Zweifarbenbild des inzwischen stillgelegten NASA-Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer gezeigt, und schließlich gelangt das Video zu einem Bild der Sternentstehungsregion durch das James-Webb-Weltraumteleskop.

Die Sternentstehungsregion, die auf dem Bild von Webb zu sehen ist, ist klein und im Vergleich zu anderen bekannten Sternentstehungsregionen nicht besonders aktiv. Es ist die Nähe der Region zur Erde (390 Lichtjahre), die es Webb ermöglicht, sie so detailliert einzufangen und die Struktur der Jets, die aus jungen Sternen mit Sonnenmasse ausbrechen, sowie eine staubhaltige „Höhle“ aus glühenden polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, hervorzuheben.

Rho Ophiuchi Video Tour

Video: NASA, ESA, CSA, Greg Bacon (STScI)

Dieses Video zeigt einen Teil des Rho-Ophiuchi-Wolkenkomplexes, das der Erde am nächsten gelegene Sternent-stehungsgebiet. Anlaß für das Bild war der erste Jahrestag des Beginns des wissenschaftlichen Betriebs des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA.

Von jungen Sternen ausgehende Jets kreuzen durch das Bild, prallen auf das umgebende interstellare Gas und lassen den molekularen Wasserstoff aufleuchten, der in rot dargestellt ist. Einige Sterne weisen den verräterischen Schatten einer zirkumstellaren Scheibe auf, die die Grundlage für zukünftige Planetensysteme bildet. Einst hätte unser gesamtes Sonnen-system, das die gesamte Geschichte des Lebens, wie wir es kennen, umfaßt, aus der Ferne betrachtet etwa so ausgesehen.

Unten dominiert eine glühende Höhle aus Staub das Bild. Sie wurde von dem Stern S1 im Zentrum des Hohlraums ausge-höhlt – dem einzigen Stern auf dem Bild, der deutlich massereicher ist als unsere Sonne.