(NASA, ESA und Q.D. Wang; NASA, JPL und S. Stolovy) Der bevorstehende Start des James Webb-Weltraumteleskop bietet Astronomen beispiellose neue Möglichkeiten. Es ist auch eine zeitgemäße Gelegenheit, darüber nachzudenken, was uns frühere Teleskopgenerationen gezeigt haben.
Astronomen nutzen ihre Teleskope selten, um einfach nur Bilder zu machen. Die Bilder in der Astrophysik werden normalerweise durch einen Prozess wissenschaftlicher Schlussfolgerungen und Vorstellungskraft erzeugt und manchmal in künstlerischen Eindrücken der Daten visualisiert.
Es war nicht einfach, nur eine Handvoll Bilder auszuwählen. Ich habe meine Auswahl auf Bilder beschränkt, die von öffentlich finanzierten Teleskopen erstellt wurden und interessante wissenschaftliche Erkenntnisse offenbaren. Ich habe versucht, sehr beliebte Bilder zu vermeiden, die bereits vielfach angeschaut wurden.
Die unten stehende Auswahl ist eine persönliche Entscheidung und ich bin sicher, dass viele Leser sich für eine andere Wahl aussprechen würden. Teile sie gerne in den Kommentaren.
1. Jupiter 's Stangen
(Gerald Eichstädt und Sean Doran/CC BY-NC-SA; NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS)
Das erste Bild, das ich ausgewählt habe, wurde von der NASA produziert Juno-Mission , der derzeit Jupiter umkreist. Das Bild wurde aufgenommen im Oktober 2017 als die Raumsonde 18.906 Kilometer von den Gipfeln der Jupiterwolken entfernt war. Es fängt ein Wolkensystem auf der Nordhalbkugel des Planeten ein und stellt unseren ersten Blick auf die Pole des Jupiter (den Nordpol) dar.
Die Bilder, auf denen dieses Bild basiert, zeigen komplexe Strömungsmuster, die Zyklonen in der Erdatmosphäre ähneln, und auffällige Effekte, die durch die Vielfalt der Wolken in unterschiedlichen Höhen verursacht werden und manchmal Schatten auf die darunter liegenden Wolkenschichten werfen.
Ich habe dieses Bild wegen seiner Schönheit und der Überraschung ausgewählt, die es hervorrief: Die Teile des Planeten in der Nähe seines Nordpols sehen ganz anders aus als die Teile, die wir zuvor näher am Äquator gesehen hatten. Indem Juno auf die Pole des Jupiter herabblickte, zeigte sie uns eine andere Sicht auf einen vertrauten Planeten.
2. Der Adlernebel
( G. Li Causi, IAPS/INAF, Italien )
Astronomen können einzigartige Informationen erhalten, indem sie Teleskope bauen, die auf Licht in „Farben“ reagieren, die über das hinausgehen, was unser Auge sehen kann. Der bekannte Regenbogen an Farben macht nur einen winzigen Bruchteil dessen aus, was Physiker das elektromagnetische Spektrum nennen.
Jenseits von Rot liegt Infrarot, das weniger Energie trägt als optisches Licht. Eine Infrarotkamera kann Objekte erkennen, die zu kühl sind, um vom menschlichen Auge erkannt zu werden. Im Weltraum kann es auch durch Staub sehen, der uns sonst die Sicht völlig versperrt.
Das James Webb-Weltraumteleskop wird das größte jemals gestartete Infrarot-Observatorium sein. Bisher die Europäische Weltraumorganisation Weltraumobservatorium Herschel war der größte. Das nächste Bild, das ich ausgewählt habe, ist die Herschel-Ansicht der Sternentstehung im Adlernebel, auch bekannt als M16.
Ein Nebel ist eine Gaswolke im Weltraum. Der Adlernebel ist 6.500 Lichtjahre von der Erde entfernt, was nach astronomischen Maßstäben ziemlich nah ist. Dieser Nebel ist ein Ort starker Sternentstehung.
Eine Nahaufnahme eines Merkmals nahe der Mitte dieses Bildes wurde als „ Säulen der Schöpfung '. Diese Säulen ähneln ein wenig einem Daumen und einem Zeigefinger, die nach oben und leicht nach links zeigen, und ragen in einen Hohlraum in einer riesigen Wolke aus molekularem Gas und Staub. Der Hohlraum wird von Winden ausgeblasen, die von energiereichen neuen Sternen ausgehen, die sich kürzlich tiefer in der Wolke gebildet haben.
3. Das Galaktische Zentrum
( NASA, ESA und Q.D. Wang; NASA, JPL und S. Stolovy )
Dieses Bild sieht aus tiefer in den Weltraum zum Zentrum unserer Milchstraße. Es nutzt auch Infrarotlicht und kombiniert dieses Mal Daten von zwei NASA-Teleskopen. Hubble Und Spitzer .
Der helle weiße Bereich unten rechts im Bild ist das Zentrum unserer Galaxie. Es enthält eine riesige schwarzes Loch angerufen Schütze A* , eine Ansammlung von Sternen und die Überreste eines massereichen Sterns, der vor etwa 10.000 Jahren als Supernova explodierte.
Andere Sternhaufen sind auch sichtbar. Unten links im Bild befindet sich der Quintuplett-Cluster in einer Blase, aus der die Winde der Sterne das lokale Gas und den Staub entfernt haben. Oben links befindet sich ein Cluster namens Arches, der nach den beleuchteten Gasbögen benannt wurde, die sich darüber und aus dem Bild heraus erstrecken. Diese beiden Sternhaufen umfassen einige der massereichsten bekannten Sterne.
4. Abell 370
(NASA, ESA und J. Lotz und das HFF-Team/STScI)
In viel größeren Maßstäben als in einzelnen Galaxien ist das Universum als ein Netz aus Filamenten (langen verbundenen Strängen) strukturiert Dunkle Materie . Zu den spektakulärsten sichtbaren Objekten gehören Galaxienhaufen, die sich am Schnittpunkt von Filamenten bilden.
Wenn wir Galaxienhaufen in der Nähe betrachten (natürlich relativ gesehen), können wir einen dramatischen Beweis dafür sehen, dass Einstein Recht hatte, als er behauptete, dass Masse den Raum krümmt. Eines der schönsten Beispiele, das diese Raumkrümmung deutlich macht, ist Hubbles Bild von Abell 370 , veröffentlicht im Jahr 2017.
Abell 370 ist ein Cluster aus Hunderten von Galaxien, etwa 5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Auf dem Bild sind längliche Lichtbögen zu sehen. Dabei handelt es sich um vergrößerte und verzerrte Bilder weit weiter entfernter Galaxien.
Die Masse des Clusters verzerrt die Raumzeit und beugt das Licht weiter entfernter Objekte, wodurch sie vergrößert werden und in einigen Fällen mehrere Bilder derselben entfernten Galaxie entstehen. Dieses Phänomen wird Gravitationslinseneffekt genannt, weil die verzerrte Raumzeit wie eine optische Linse wirkt.
Das auffälligste dieser vergrößerten Bilder ist der dichteste helle Bogen oberhalb und links von der Bildmitte. Dieser „Drache“ genannte Bogen besteht aus zwei Bildern derselben entfernten Galaxie an ihrem Kopf und Schwanz. Überlappende Bilder mehrerer anderer entfernter Galaxien bilden den Bogen des Drachenkörpers.
Diese durch die Schwerkraft vergrößerten Bilder sind für Astronomen nützlich, da die Vergrößerung mehr Details des entfernten Linsenobjekts offenbart, als man sonst sehen würde. In diesem Fall kann die Sternenpopulation der Linsengalaxie im Detail untersucht werden.
5. Das Hubble Ultra Deep Field
(NASA, ESA und S. Beckwith/STScI und das HUDF-Team)
In einer genialen Idee beschlossen Astronomen, Hubble mehrere Tage lang auf einen leeren Fleck am Himmel zu richten, um herauszufinden, welche extrem weit entfernten Objekte am Rande des beobachtbaren Universums zu sehen sein könnten.
Der Hubble Ultra Deep Field enthält fast 10.000 Objekte, von denen fast alle sehr weit entfernte Galaxien sind. Das Licht einiger dieser Galaxien ist seit über 13 Milliarden Jahren unterwegs, da das Universum erst etwa eine halbe Milliarde Jahre alt war.
Einige dieser Objekte gehören zu den ältesten und am weitesten entfernten bekannten. Hier sehen wir das Licht uralter Sterne, deren lokale Zeitgenossen längst erloschen sind.
Die ältesten Galaxien entstanden während der Epoche der Reionisierung, als das dünne Gas im Universum erstmals in Sternenlicht getaucht wurde, das in der Lage war, Elektronen vom Wasserstoff zu trennen. Dies war die letzte große Änderung der Eigenschaften des gesamten Universums.
Die Tatsache, dass Licht so viele Informationen enthält, die es uns ermöglichen, die Geschichte des Universums zu verstehen, ist bemerkenswert. Der Start des James Webb-Weltraumteleskops wird uns einige erheblich verbesserte Infrarotbilder liefern und unweigerlich neue Fragen aufwerfen, die künftige Generationen von Wissenschaftlern vor Herausforderungen stellen werden. 
Carole Haswell , Professor für Astrophysik, Die Offene Universität .
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