Webb beerbt Hubble: Das ist das bislang tiefste Porträt des Universums

Webb richtet seinen bislang tiefsten Blick exakt auf jenes Feld, das Hubble weltberühmt machte. Mit neuen Wellenlängen und höherer Auflösung enthüllt das Teleskop Galaxien, die bisher unsichtbar blieben - und schreibt die Geschichte des Deep Field weiter.

John Woll, 04.08.2025 11:50 Uhr

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Ein Fenster in die ferne Vergangenheit des Universums

Das ursprüngliche Hubble Ultra Deep Field wurde 2004 vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen. Der Blick in ein scheinbar leeres Stück Himmel, gesammelt über viele Tage, enthüllte damals zur großen Überraschung vieler Forscher Tausende ferne Galaxien und wurde zu einer Ikone der Astronomie: ein erster tiefer Blick zurück in die Kindheit des Universums.

Jetzt hat Webb laut Bericht der ESA genau dieses historische Himmelsareal erneut aufgenommen - mit weitaus empfindlicheren Sensoren und einer neuen Wellenlänge. Das Ergebnis ist mehr als nur eine Neuauflage eines Klassikers. Es ist das bislang tiefste Porträt des Universums im mittleren Infrarot, gewonnen aus fast 100 Stunden Belichtungszeit mit dem Mid-Infrared Instrument (MIRI).

Die beobachtete Region - eine Teilfläche des ursprünglichen Hubble Ultra Deep Field - wurde im Rahmen des sogenannten MIDIS-Felds (MIRI Deep Imaging Survey) in drei kurzwelligen MIRI-Filtern neue erfasst - einer davon so lange wie kein anderer extragalaktischer Bereich zuvor. James Webb Space Teleskop

MIDIS-Field: Das aktuell tiefste Porträt des Universums Was dabei sichtbar wird, haben wir so noch nie gesehen: Über 2500 ferne Lichtpunkte drängen sich auf einem winzigen Ausschnitt des Himmels. Einige von ihnen senden Licht, das bereits kurz nach dem Urknall auf die Reise ging. Auffällig erscheinen viele Galaxien rötlich-orange - ein Zeichen für dichte Staubwolken, heftige Sternentstehung oder aktive galaktische Kerne. Sie leuchten besonders stark im langwelligen Infrarotbereich.

In grünlich-weißen Tönen treten jene Galaxien hervor, die am weitesten entfernt sind. Ihr Licht wurde durch die Ausdehnung des Universums so stark gestreckt, dass es nun genau in die Wellenlängenbereiche fällt, die MIRI erfasst. Diese Galaxien existierten zu einer Zeit, als das Universum erst ein paar hundert Millionen Jahre alt war.

Ganz neue Strukturen

Dank der Kombination mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) lässt sich jetzt mit erstaunlicher Präzision analysieren, wie sich die Struktur dieser Galaxien aufgebaut hat. Manche zeigen bereits ausgeprägte Formen, andere wirken diffus - Hinweise darauf, wie sich erste Sterne zu komplexeren Systemen zusammenschlossen.

Das MIDIS-Feld gehört zu den Webb-Programmen #1283 und #6511 (Leitung: G. Östlin) und zeigt exemplarisch, wie viel tiefer Webb im Vergleich zu Hubble blicken kann. Während Hubble das Ultra Deep Field zum ersten Mal 2004 aufnahm, geht Webb jetzt buchstäblich unter die Oberfläche: Staubverhüllte und zuvor unsichtbare Galaxien erscheinen plötzlich im Fokus. Webb erweitert das Wissen über die früheste Galaxienbildung - mit Daten, die zuvor unzugängliche Strukturen im Infrarot erstmals sichtbar machen.
James Webb Space Teleskop

Vergleich: Hubble 'Deep Field' ... James Webb Space Teleskop

... und das neue 'MIDIS-Field'

Was macht das JWST einzigartig?

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist mit seinem 6,5 Meter großen Hauptspiegel das größte und leistungsfähigste Weltraumobservatorium, das je gebaut wurde. Der aus 18 hexagonalen Segmenten bestehende Spiegel sammelt Infrarotlicht mit einer hundertmal höheren Empfindlichkeit als das Hubble-Teleskop.

Positioniert im Lagrange-Punkt L2, rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, kann das JWST dank seines fünflagigen Sonnenschilds bei extrem niedrigen Temperaturen von -230 °C arbeiten. Dies ermöglicht die hochpräzise Beobachtung im infraroten Spektrum, wodurch es tiefer ins Universum blicken kann als je zuvor.

Welche Instrumente hat das JWST?

Das JWST verfügt über vier Hauptinstrumente im sogenannten ISIM-Modul (Integrated Science Instrument Module): die Nahinfrarotkamera NIRCam, den Nahinfrarotspektrografen NIRSpec, das Instrument für mittleres Infrarot MIRI und das Instrument FGS-NIRISS für Feinsteuerung und Spektroskopie.

NIRCam beobachtet weit entfernte Galaxien und Exoplaneten, während NIRSpec die chemische Zusammensetzung von bis zu 100 Objekten gleichzeitig analysieren kann. MIRI erfasst Strahlung im mittleren Infrarotbereich und FGS-NIRISS unterstützt die präzise Ausrichtung des Teleskops.

Was sind die größten Entdeckungen?

Zu den bedeutendsten Entdeckungen des JWST gehören Galaxien aus der Zeit nur etwa 300 Millionen Jahre nach dem Urknall, darunter die Galaxie JADES-GS-z14-0, die als älteste je beobachtete Galaxie gilt. Diese frühen Galaxien waren überraschend hell und massereich, was Astronomen dazu veranlasst, kosmologische Modelle zu überdenken.

Das Teleskop entdeckte zudem Wasserdampf auf dem Kometen 238P/Read im Asteroidengürtel und fand kohlenstoffhaltige Moleküle in der Atmosphäre des Exoplaneten K2-18b, was Hinweise auf potenzielle Bewohnbarkeit lieferte. Auch wurden erstmals detaillierte Einblicke in die Struktur von "Scheibenwinden" bei jungen Sternsystemen gewonnen.

Wie funktioniert der Sonnenschild?

Der fünflagige Sonnenschild des JWST ist etwa so groß wie ein Tennisplatz (21,2 x 14,2 Meter) und schützt das Teleskop vor der Wärmestrahlung von Sonne, Erde und Mond. Jede Lage besteht aus hauchdünnem, hitzebeständigem Kapton-Material, beschichtet mit Aluminium und dotiertem Silizium.

Die fünf Lagen berühren sich nicht, um Wärmeübertragung zu vermeiden, und reduzieren die Sonneneinstrahlung von über 200 Kilowatt auf einen Bruchteil eines Watts. Dies ermöglicht die notwendige Kühlung der Instrumente auf etwa -230 °C für die präzise Erfassung von Infrarotstrahlung.

Warum beobachtet JWST im Infrarot?

Die Beobachtung im Infrarotbereich (0,6 bis 28 µm) ermöglicht dem JWST, durch kosmische Staubwolken hindurchzusehen, die sichtbares Licht blockieren würden. Dies ist entscheidend, um die Entstehung von Sternen und Planeten in staubreichen Regionen zu erforschen.

Zudem erscheint das Licht sehr weit entfernter Galaxien aufgrund der Expansion des Universums stark rotverschoben im Infrarotbereich. Durch die Infrarotbeobachtung kann das JWST die ersten Galaxien kurz nach dem Urknall sehen und die Atmosphären von Exoplaneten analysieren, wodurch es nach Biomarkern und potenziell bewohnbaren Welten suchen kann.

Wie wurden die ersten Bilder gemacht?

Das erste veröffentlichte Bild des JWST, "Webb's First Deep Field", wurde am 11. Juli 2022 präsentiert und zeigt Tausende von Galaxien im Infrarotlicht. Die vom Teleskop empfangenen Infrarotwellenlängen werden für das menschliche Auge in sichtbare Farben umgewandelt, wobei bestimmte Farbpaletten verschiedene chemische Elemente oder Temperaturen repräsentieren.

Die spektakulären Aufnahmen entstehen durch die Kombination von Daten aus verschiedenen Filtern der vier Instrumente an Bord. Die höhere Empfindlichkeit und Auflösung des Teleskops ermöglichen dabei die Erfassung von Details, die mit früheren Teleskopen wie Hubble nicht sichtbar waren.

Wie lange wird das JWST arbeiten?

Das James-Webb-Weltraumteleskop wurde ursprünglich für eine Missionsdauer von mindestens fünf Jahren konzipiert, die Wissenschaftler hoffen jedoch auf einen Betrieb von bis zu zehn Jahren oder länger. Die tatsächliche Lebensdauer hängt hauptsächlich vom Treibstoffvorrat für die Lagekontrolle ab.

Dank eines präzisen Starts der Ariane-5-Rakete am 25. Dezember 2021 wurde weniger Treibstoff für Korrekturen benötigt als geplant, was die potenzielle Missionsdauer verlängert hat. Anders als beim Hubble-Teleskop sind jedoch keine Wartungsmissionen möglich, da das JWST 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt positioniert ist.

Wer steckt hinter dem JWST?

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist ein internationales Kooperationsprojekt zwischen der NASA (USA), der ESA (Europa) und der CSA (Kanada). Die Entwicklung begann 1996, und die Gesamtkosten beliefen sich auf über 10 Milliarden Dollar.

Die NASA übernahm die Hauptverantwortung, während die ESA die Ariane-5-Rakete und Instrumente wie NIRSpec beisteuerte. Die CSA lieferte den Fine-Guidance-Sensor und den Near-Infrared-Imager-Slitless-Spektrografen. Deutsche Beiträge kamen von Institutionen wie dem Max-Planck-Institut für Astronomie und Firmen wie Airbus, die am Bau des NIRSpec-Instruments beteiligt waren.

Zusammenfassung

Webb blickt mit höherer Auflösung auf das berühmte Hubble Ultra Deep Field
Nach fast 100 Stunden Belichtungszeit entstanden nie zuvor gesehene Aufnahmen
Über 2500 ferne Lichtpunkte wurden im winzigen Himmelsausschnitt sichtbar
Rötlich-orange Galaxien zeigen Staubwolken und intensive Sternentstehung
Grünlich-weiße Galaxien stammen aus der frühen Kindheit des Universums
Webbs Infrarottechnologie enthüllt zuvor unsichtbare kosmische Strukturen
Die Aufnahmen helfen, die Entstehung erster Galaxien besser zu verstehen

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