NASA’s James Webb Weltraumteleskop hat ein eng verbundenes Paar von sich aktiv bildenden Sternen, bekannt als Herbig-Haro 46/47, in hochauflösendem Nahinfrarotlicht eingefangen. Sie sind in der Mitte der roten Beugungsspitzen als orange-weißer Fleck zu erkennen.(Bildnachweis: NASA, ESA, CSA. Bildbearbeitung: Joseph DePasquale (STScI))
Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA ist dafür bekannt, dass es mit einer noch nie dagewesenen Präzision und Empfindlichkeit tief in das Universum blickt. Aber seine Bilder sind nicht nur wissenschaftlich nützlich – sie sind auch wunderschön.
Von den Blau- und Goldtönen des atemberaubenden Südlichen Ringnebels bis zu den Rosa-, Orange- und Violetttönen des Supernova-Überrests Cassiopeia A geben die Bilder des James Webb Space Telescope (JWST) das Universum in brillanten Farben wieder. Die Bilder des Orbitalobservatoriums sind oft so atemberaubend, dass man sich fragen könnte: Sehen diese kosmischen Objekte wirklich so bunt aus? Und wie würden diese himmlischen Wunder aussehen, wenn wir sie mit bloßem Auge statt auf einem Bildschirm betrachten könnten?
Wie sich herausstellt, sind sich die Wissenschaftler nicht ganz sicher. „Die schnellste Antwort ist: Wir wissen es nicht“, sagt Alyssa Pagan, eine wissenschaftliche Bildentwicklerin am Space Telescope Science Institute (STScI) und Mitglied des Teams, das dabei hilft, die JWST-Bilder so farbenfroh zu gestalten. Aber trotz der Ungewissheit ist eines sicher: Mit den eigenen Augen würde man das Universum nicht so sehen.
Wenn Sie irgendwie in der Lage wären, diese Objekte direkt mit Ihren eigenen Augen zu betrachten, würden Sie vielleicht etwas sehen, das den Bildern von Teleskopen ähnelt, die das Universum im sichtbaren Licht sehen, wie das Hubble-Weltraumteleskop, sagte Pagan.
Aber selbst dieser Vergleich ist nicht ganz richtig, denn Hubble ist viel größer und empfindlicher als das menschliche Auge und kann daher viel mehr Licht aufnehmen. Außerdem können Teleskope mit sichtbarem Licht andere Merkmale eines Objekts erfassen als ein Infrarotteleskop, selbst wenn sie auf dasselbe Ziel ausgerichtet sind.
JWST ist ein Infrarotteleskop, das heißt, es sieht das Universum in Lichtwellenlängen, die länger sind als die des roten Lichts, das die längste Wellenlänge hat, die wir mit unseren Augen wahrnehmen können.
Inhaltsübersicht
Wie werden die Farben für JWST-Bilder ausgewählt?
Wie genau werden die Farben für die spektakulären Bilder des JWST ausgewählt?
Die Ziele des Teleskops werden zunächst durch mehrere Filter beobachtet, die am Teleskop angebracht sind. Jeder Filter kann in bestimmten Wellenlängenbereichen des infraroten Lichts „sehen“. Die Nahinfrarotkamera des JWST, die Hauptkamera des Teleskops, verfügt über sechs Filter, die alle leicht unterschiedliche Wellenlängen des Lichts einfangen. Durch die Kombination dieser Bilder zu einem Komposit können Pagan und Joe DePasquale, ein weiterer wissenschaftlicher visueller Entwickler am STScI für JWST, die Vollfarbbilder erstellen.
Wenn Pagan und DePasquale die Bilder zum ersten Mal erhalten, erscheinen sie in Schwarz und Weiß. Die Farben werden dem Bild später hinzugefügt, wenn die Daten der verschiedenen Filter in das Spektrum des sichtbaren Lichts übersetzt werden, erklärt Pagan. Die längsten Wellenlängen erscheinen rot, während die kürzeren Wellenlängen blau oder violett sind.
„Wir nutzen diese Beziehung zwischen Wellenlängen und der Farbe des Lichts und wenden sie einfach auf das Infrarot an“, so Pagan.
Nachdem jede Farbe dem Bild hinzugefügt wurde, kann es weitere Änderungen erfahren. Manchmal lassen die Originalfarben ein Bild verblasst oder staubig aussehen, und die Farben werden lebendiger gemacht, um dem Bild eine schärfere Qualität zu verleihen. Die Farben können auch verschoben werden, um bestimmte, schwer zu erkennende Merkmale hervorzuheben.
Pagan und DePasquale arbeiten auch mit Forschern zusammen, um sicherzustellen, dass die Bilder wissenschaftlich korrekt sind, insbesondere wenn sie zusammen mit einem bestimmten wissenschaftlichen Ergebnis präsentiert werden, so Pagan. Auch wenn die Farbbilder keine spezifischen wissenschaftlichen Daten liefern, können sie zur Veranschaulichung bestimmter Erkenntnisse beitragen.
Manchmal können sie Wissenschaftlern auch helfen, Bereiche zu erkennen, die sie erforschen möchten, so Pagan. Die am weitesten entfernten Objekte in der ersten Deep-Field-Ansicht des JWST – die rot erscheinen, weil das Licht, das eine solche Entfernung zurücklegt, gestreckt wurde – stellen beispielsweise Ziele für die Erforschung des frühen Universums dar, als diese Objekte so existierten, wie sie im Deep-Field-Bild erscheinen.
Ist das JWST-Bild ‚echt‘?
Die Farben in den JWST-Bildern sind vielleicht nicht „echt“, aber machen Sie sich keine falschen Vorstellungen – die Farben sind nicht dazu gedacht, Sie zu täuschen, und sie wurden nicht einfach ausgewählt, um diese Objekte prächtig aussehen zu lassen.
Stattdessen sollen die Bilder so deutlich wie möglich vermitteln, was JWST sehen kann – und was unsere Augen nicht sehen können.
Sie können einige der Unterschiede zwischen Bildern von Teleskopen mit visuellem Licht und Infrarot-Teleskopen sehen, indem Sie die Bilder der ikonischen Säulen der Schöpfung vergleichen, die von JWST und Hubble aufgenommen wurden (siehe unten).
Die ikonischen Säulen der Schöpfung. Links die Ansicht des Hubble-Weltraumteleskops, rechts das Foto des neuen James Webb-Weltraumteleskops. (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI; Joseph DePasquale (STScI), Anton M. Koekemoer (STScI), Alyssa Pagan (STScI)).
Während große Teile der Säulen auf dem Hubble-Bild dunkelrot erscheinen, zeigt das JWST-Bild den größten Teil der Formation in goldenen und orangen Tönen. Das bedeutet, dass das von den Säulen abgestrahlte sichtbare Licht längerwellig (rot) ist, aber etwas näher an der Mitte des Spektrums des auf dem Bild dargestellten Infrarotlichts liegt.
Ein Großteil des dunstigen Materials, das die Säulen auf dem Hubble-Bild umgibt, und sogar einige der Materialien der Säulen selbst sind auf dem JWST-Bild nicht zu sehen, was bedeutet, dass dieser Teil des Gases und des Staubs im Infraroten transparent ist. Auf dem JWST-Bild sind auch mehr Bereiche der Sternentstehung in Rot hervorgehoben, die auf dem Hubble-Bild durch dicke Gas- und Staubwolken verdeckt sind.
Durch das Hinzufügen dieser Farben zu den Bildern helfen die Wissenschaftler der Öffentlichkeit, das James Webb Space Telescope und seinen Beitrag zur Astronomie zu schätzen. „Wir versuchen einfach, die Dinge zu verbessern, um sie wissenschaftlich verdaulicher und auch interessanter zu machen“, sagte Pagan.
