22.06.2024

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Folge 07-22 vom 18. Februar 2022 / Forschung / Vorstoß zum Ursprung der Zeit / Das James-Webb-Weltraumteleskop hat seine Position erreicht: In 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde soll es bis zum Urknall blicken können – Es winken sensationelle Entdeckungen

© Preußische Allgemeine Zeitung / Folge 07-22 vom 18. Februar 2022

Forschung
Vorstoß zum Ursprung der Zeit
Das James-Webb-Weltraumteleskop hat seine Position erreicht: In 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde soll es bis zum Urknall blicken können – Es winken sensationelle Entdeckungen
Wolfgang Kaufmann

Wer frühmorgens in die aufgehende Sonne blinzelt, nimmt wahr, wie diese acht Minuten und 20 Sekunden vorher aussah. Denn unser Zentralgestirn ist fast 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Und das Licht kann sich nun einmal nicht schneller als mit 299.792,458 Kilometern pro Sekunde fortbewegen.

Jemand, der in der Nacht zum Polarstern hinaufschaut, sieht ein Dreifachsternsystem im Zustand von 1591, weil das Licht 431 Jahre benötigt, um die 4,1 Billiarden Kilometer zwischen dem hellsten Gestirn im Kleinen Wagen und unserem Heimatplaneten zurückzulegen.

Wenn es also gelänge, leuchtende Objekte in mehr als 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung – das wären über 100 Trilliarden Kilometer – zu beobachten, dann würde sich zeigen, wie das Weltall in seiner Anfangsphase nach dem sogenannten Urknall aussah. Und genau so eine „Zeitmaschine“ namens James Webb Space Telescope (JWST) erreichte am 24. Januar dieses Jahres den sogenannten äußeren Lagrange-Punkt L2. Der liegt 1,5 Millionen Kilometer jenseits der Erdbahn und bietet den Vorteil weitgehender Dunkelheit, weil man von hier aus immer nur die Nachtseite der Erde sieht, welche ihrerseits permanent die Sonne verdeckt. Das ist der denkbar günstigste Standort für ein Weltraumteleskop, um möglichst ohne Blendung in die tiefsten Tiefen des Alls hinauszuschauen.

Viel größer als die Vorgänger

Das JWST wurde ab 1996 von der US-Weltraumbehörde NASA in Kooperation mit der europäischen Weltraumagentur ESA sowie der Canadian Space Agency (CSA) entwickelt. Dabei sollte es zunächst rund 500 Millionen US-Dollar kosten. Als das Teleskop dann am 25. Dezember 2021 mit einer europäischen Trägerrakete Ariane 5 vom Weltraumbahnhof CSG bei Kourou in Französisch-Guayana abhob, hatte das Projekt allerdings schon 9,7 Milliarden Dollar verschlungen. Damit handelt es sich beim JWST um das bislang teuerste Gerät in der unbemannten Raumfahrt. Dafür ist es aber auch deutlich größer und technologisch sehr viel ausgereifter als seine beiden Vorgänger, nämlich das Hubble Space Telescope (HST) und das Spitzer Space Telescope (SST).

So maß der Hauptspiegel des SST gerade einmal 85 Zentimeter im Durchmesser und der des HST 2,4 Meter. Dahingegen besitzt das JWST einen Primärspiegel von 6,5 Metern Durchmesser, welcher aus 18 sechseckigen Beryllium-Segmenten besteht, die sich erst im All entfalten. Gleichfalls auf recht komplizierte Weise zusammengelegt wurde das 21 mal 14 Meter große Hitzeschild des JWST aus fünf Lagen Kapton-Folie, dessen Aufgabe darin besteht, jegliche Wärmestrahlung von dem Teleskop fernzuhalten und eine optimale Betriebstemperatur von unter minus 233 Grad Celsius zu garantieren. Aufgrund dessen gab es einige sehr spannungsreiche Tage für die Bodenstation in Baltimore, denn letztlich mussten bei der Entfaltung und Inbetriebnahme aller Komponenten des JWST mehr als 300 bewegliche Teile tadellos funktionieren – wobei 59 mechanische Vorgänge als besonders kritisch galten, weil die Mission bei deren Misslingen gescheitert wäre. Aber glücklicherweise ging alles glatt.

Dadurch geriet auch der absurde Streit etwas in Vergessenheit, der um die Namensgebung des Weltraumteleskops entbrannt war. Mit dieser sollte der langjährige Chef der NASA geehrt werden, unter dessen Ägide erstmals auch Menschen auf dem Mond landeten. Einige Astronomen behaupteten aber, dass Webb während seiner Amtszeit Schwule und Lesben innerhalb der Weltraumbehörde benachteiligt habe, weshalb er als Namenspate ungeeignet sei. Deshalb sah sich die NASA schließlich zu einer Untersuchung genötigt, welche im September 2021 mit der Verlautbarung endete, man habe nichts gefunden, was Webb belaste.

Was war vor 13,8 Milliarden Jahren?

Im Vergleich zu dem Namensstreit verlief die Vergabe der begehrten Beobachtungszeiten am JWST in Abhängigkeit vom Niveau der vorgeschlagenen Forschungsthemen deutlich weniger kontrovers. Hier kristallisierten sich nach der Sichtung von insgesamt 1172 Anträgen von Wissenschaftlern aus 44 Ländern 266 als besonders erfolgversprechend heraus, womit es zwei große Arbeitsschwerpunkte geben wird: den Blick zurück in die Frühzeit des Kosmos und die Suche nach erdähnlichen Exo-Planeten mit „Biosignaturen“, welche um andere Sterne kreisen.

In beiden Fällen handelt es sich um Grundlagenforschung par excellence. Schließlich wissen wir immer noch viel zu wenig über die Entstehung der ersten Sterne und Galaxien sowie der übrigen kosmischen Strukturen in der Zeit nach dem Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahren. Was geschah nach der gemeinsamen Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer „Anfangssingularität“, in der keines der uns bekannten Naturgesetze gegolten haben kann und deren Beschaffenheit beziehungsweise Herkunft bislang nur in philosophischen oder religiösen Kategorien zu fassen ist? Wie muss man sich die „Kosmische Inflation“, also die Ausdehnung des Kosmos im Anschluss an den Urknall, und das „Dunkle Zeitalter“ zwischen der Entstehung stabiler Atome und dem Aufleuchten der ersten Sterne vorstellen? 

Hier könnte der Blick auf die ursprünglichsten aller Galaxien helfen, deren Herausbildung vermutlich einige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall einsetzte, als die Gasmassen im All unter dem Einfluss der Gravitation „verklumpten“. Vielleicht offenbaren sich dabei sogar bislang unbekannte Naturgesetze, deren Anwendung der Menschheit erheblichen Nutzen bringen könnte.

Gleichermaßen metaphysischer wie praktischer Natur ist die Frage, ob es noch weiteres intelligentes Leben im All gibt oder die Menschheit das Ergebnis beziehungsweise die Krönung eines vollkommen einzigartigen Vorgangs im Kosmos darstellt. Letztlich sind zehn Milliarden Dollar wohl nicht zu viel, um auf den bislang bereits identifizierten 4700 Exo-Planeten nach anderen vernunftbegabten Wesen zu suchen. Denn was wäre, wenn wir vom plötzlichen Eintreffen außerirdischer Raumschiffe überrascht würden, die beispielsweise von einem der sieben Planeten kommen, welche um den nur 40 Lichtjahre entfernten „ultrakühlen“ roten Zwergstern Trappist-1 kreisen?