Thread by @florianaigner

Leute, es wird ernst! Der Jahreshöhepunkt steht bevor! Am 22.12. wird Wissenschaftsgeschichte geschrieben: Das James Webb Telescope verlässt die Erde. Welche Bilder es zurückfunken wird, weiß noch niemand. Aber zu erwarten ist: Es wird großartig und revolutionär. (Thread)

Lange Zeit konnte man Bilder vom Weltraum nur von der Erde aus aufnehmen - da ist aber die störende Atmosphäre im Weg. Viel besser ist, ein Teleskop im All zu platzieren, wie etwa das berühmte Hubble-Teleskop.

Das James Webb Teleskop unterscheidet sich von Hubble aber deutlich. Wichtig: James Webb ist auf den Infrarotbereich spezialisiert, also auf Licht mit großer Wellenlänge, das unsere Augen nicht wahrnehmen können.

Das hat mehrere Vorteile. Erstens: Das Universum dehnt sich aus. Je weiter Galaxien von uns entfernt sind, umso schneller entfernen sie sich von uns. Daher entsteht der berühmte Dopplereffekt:

Lichtwellen, die uns von dort erreichen, haben nicht mehr ihre Original-Wellenlänge, sondern eine größere. Man sagt, sie sind "rotverschoben", weil rot eine größere Wellenlänge hat als andere Farben.

Eigentlich müsste man "infrarotverschoben" sagen, weil die Verschiebung bis weit in den Wellenlängenbereich geht, der für uns unsichtbar ist. Und genau in diesem Infrarotbereich wird James Webb Bilder aufnehmen.

Man kann also extrem weit entfernte, extrem rotverschobene Galaxien abbilden, die für andere Teleskope unsichtbar sind - und das ermöglicht gleichzeitig auch einen Blick in die Vergangenheit: Dieses Licht entstand, als das Universum noch ganz jung war.

Es gibt aber auch noch einen zweiten wichtigen Vorteil, der dafür sprach, das James Webb Teleskop speziell für Infrarotstrahlung zu optimieren: Es ermöglicht einen Blick auf die Chemie ferner Objekte:

Verschiedene Moleküle können verschiedene Schwingungen ausführen: Die Atome können vibrieren oder rotieren. Und zu all diesen Bewegungen gehören ganz bestimmte Schwingungsenergien, die man quantenphysikalisch ausrechnen kann.

Genau diese Energien können von diesen Molekülen dann gut absorbiert werden. Wenn also eine Wolke aus diesen Molekülen zwischen uns und einem Stern schwebt, dann wird die Wolke aus dem Sternenlicht genau jene Wellenlängen herausfiltern, die diesen Energien entsprechen.

Daran kann man also z.B. die Zusammensetzung von galaktischen Gas- oder Staubansammlungen studieren, bloß indem man das Sternenlicht untersucht. Und diese charakteristischen Wellenlängen sind besonders oft im Infrarotbereich zu finden.

Und genau mit derselben Technik wird man sogar die Atmosphäre ferner Planeten studieren: Wenn sich ein Planet zwischen uns und seinem Stern befindet, durchdringt das Sternenlicht seine Atmosphäre, bevor es zu uns gelangt.

Indem wir untersuchen, welche Wellenlängen des Sternenlichts fehlen (also in der Atmosphäre herausgefiltert worden sein müssen) können wir herausfinden, welche Moleküle es dort in der Atmosphäre gibt.

Besonders spannend wäre es, wenn man so eine Kombination von Molekülen finden würde, die eigentlich instabil ist, die nur von andauernden komplexen chemischen Prozessen aufrecht erhalten werden kann. Das wäre ein starkes Indiz auf Leben auf diesem Planeten.

Es kann also sein, dass die Infrarotstrahlung, aufgenommen vom James Webb Teleskop, nicht nur Rätsel um die Entstehung des Universums löst, sondern auch die ersten Indizien auf außerirdisches Leben liefert. Man darf jedenfalls gespannt sein - ich freue mich sehr darauf!