Die wissenschaftlichen Ziele des James-Webb-Weltraumteleskops decken ein sehr breites Themenspektrum ab und werden die Untersuchung vieler offener Fragen in der Astronomie ermöglichen.
Sie lassen sich in vier Hauptbereiche unterteilen:
Andere Welten - Exoplaneten:
Leitfragen: Wo und wie entstehen und entwickeln sich Planetensysteme?
Mit dem sich schnell entwickelnden Gebiet der Exoplanetenforschung – Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – wird Webb in der Lage sein, zu Schlüsselfragen beizutragen wie: Ist die Erde einzigartig? Gibt es andere Planetensysteme wie unseres? Sind wir allein im Universum?
James Webb wird die Atmosphären einer Vielzahl von Exoplaneten im Detail untersuchen. Es wird nach einer erdähnlichen Atmosphäre und Signaturen von Schlüsselsubstanzen wie Methan, Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid und komplexen organischen Molekülen suchen, in der Hoffnung, die Bausteine des Lebens zu finden.
Auf diese Weise wird Webb das zukünftige Infrared Exoplanet Atmospheric Remote Sensing Space Telescope (Ariel) der ESA ergänzen, das untersuchen wird, woraus Exoplaneten bestehen, wie sie entstanden und wie sie sich entwickeln.
Darüber hinaus wird James Webb auch die äußeren Planeten unseres Sonnensystems untersuchen.
Viele Exoplaneten ähneln Neptun und Uranus, sodass die Untersuchung der Planeten in unserem Sonnensystem neue Erkenntnisse für ein besseres Verständnis der Planetenentstehung im Allgemeinen liefern kann.
Lebenszyklus von Sternen:
Leitfragen: Wie und wo entstehen Sterne? Was bestimmt ihre Größe und Masse? Wie sterben Sterne und wie wirkt sich ihr Tod auf die Umwelt aus?
Sterne verwandeln die einfachen Elemente des Universums in schwerere Elemente und verbreiten sie durch Supernova-Explosionen im ganzen Kosmos. Durch die Beobachtung im infraroten Teil des Spektrums wird Webb in der Lage sein, durch die Staubhüllen neugeborener Sterne zu blicken. Seine überlegene Empfindlichkeit wird es Astronomen auch ermöglichen, schwache protostellare Kerne, die frühesten Stadien der Sternentstehung, direkt zu untersuchen.
James Webb wird Braune Zwerge untersuchen, dunkle Objekte mit einer mittleren Masse zwischen Planeten und Sternen, die alleine nicht massereich genug sind, um Fusionsreaktionen auszulösen und zu vollwertigen Sternen zu werden. Webb wird bestimmen, wie und warum Staub- und Gaswolken zu Sternen kollabieren oder zu Gasriesenplaneten oder Braunen Zwergen werden.
Webb wird auch die massereichsten Sterne als Supernovae explodieren sehen und neue Staub- und Gaswolken sowie Schwermetalle hinterlassen, die den Kosmos anreichern und neue Generationen von Sternen bilden.
Frühes Universum:
Schlüsselfragen: Wie sah das frühe Universum aus? Wann erschienen die ersten Sterne und Galaxien?
Zum ersten Mal in der Menschheitsgeschichte werden wir die Möglichkeit haben, die Entstehung der ersten Sterne und Galaxien direkt zu beobachten. Webbs Infrarotsicht verwandelt es in eine leistungsstarke Zeitmaschine, die 13,5 Milliarden Jahre zurückblicken kann und über die Hubble-Ansicht hinausgeht, die uns junge Galaxien zeigte, als sie nur wenige hundert Millionen Jahre alt und klein, kompakt und unregelmäßig waren.
Webbs Empfindlichkeit gegenüber Infrarotstrahlung wird es nicht nur ermöglichen, in die Vergangenheit zu blicken, sondern auch viel mehr Informationen über die Sterne und Galaxien im frühen Universum zu erhalten. Während Hubble die „Kindheit“ von Galaxien betrachtete, wird Webb ihre „Kindheit“-Phase sehen.
Die Daten von Webb werden auch dazu beitragen, brennende Fragen darüber zu beantworten, wie sich Schwarze Löcher früh gebildet und entwickelt haben und welchen Einfluss sie auf die Entstehung und Entwicklung des frühen Universums hatten.
Erste Galaxien, Dunkle Materie und Dunkle Energie:
Schlüsselfragen: Wie haben sich die ersten Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt? Was können wir über dunkle Materie und dunkle Energie lernen?
Das heutige Universum wird von Galaxien bevölkert – kosmische Inseln, die aus Hunderten von Milliarden Sternen bestehen.
Ihre Größen und Formen variieren stark, was eine Vorstellung davon gibt, wie sie entstanden und sich entwickelt haben. In den ersten paar Milliarden Jahren war das Universum sehr dynamisch, mit Galaxien, die verschmolzen oder auseinandergerissen wurden, und kurzlebigen, massereichen Sternen, die in Supernovae explodierten.
Durch die Arbeit im Infrarotbereich wird Webb in der Lage sein, einen Großteil des Lichts dieser Urgalaxien zu beobachten und ihre staubumhüllte Sternengeburt und ihre Materie verschlingenden schwarzen Löcher zu entdecken.
Webb wird auch dunkle Materie beleuchten, Material, das den Kosmos erfüllt, aber nicht direkt sichtbar ist.
Somit wird Webb die zukünftige ESA-Mission Euclid ergänzen, die die Geometrie des Universums kartieren wird und speziell darauf ausgelegt ist, dunkle Energie – die Kraft hinter der beschleunigten Expansion des Universums – und mysteriöse dunkle Materie zu untersuchen.
2022-02-06 19:46:34
Autor: Vitalii Babkin