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 Space Telescope (JWST) der NASA ist dafür bekannt, unser Universum mit beispielloser Präzision und Empfindlichkeit zu erfassen. Seine Bilder sind nicht nur wissenschaftlich nützlich, sondern auch wunderschön. Vom Blau und Gold des Südlichen Ringnebels bis zum Rosa, Orange und Violett von Cassiopeia A geben die Bilder des JWST das Universum in brillanten Farben wieder.
Die Bilder sind so atemberaubend, dass man sich fragen könnte: Sehen diese kosmischen Objekte wirklich so bunt aus? Wie würden sie aussehen, wenn wir sie mit unseren eigenen Augen sehen könnten, anstatt durch ein Teleskop?
„Die schnellste Antwort ist: Wir wissen es nicht“, sagte Alyssa Pagan, eine wissenschaftliche Bildentwicklerin am Space Telescope Science Institute (STScI) und Teil des Teams, das daran arbeitet, Farbe in die JWST-Bilder zu bringen. Aber eines ist sicher: So würde man das Universum nicht sehen.
Das 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.
Wenn man direkt auf diese Objekte schauen könnte, würde man vielleicht etwas sehen, das den Bildern von Teleskopen ähnelt, die auf sichtbares Licht angewiesen sind, wie das Hubble-Weltraumteleskop, so Pagan. Aber selbst dieser Vergleich ist nicht ganz richtig, denn Hubble ist viel größer und empfindlicher als das menschliche Auge. Außerdem können Teleskope, die mit sichtbarem Licht arbeiten, andere Merkmale eines Bildes erfassen als ein Infrarotteleskop, selbst wenn sie auf dasselbe Ziel fokussiert sind.
Wie werden also die Farben für diese spektakulären Bilder ausgewählt? JWST-Ziele werden durch mehrere am Teleskop angebrachte Filter betrachtet, die in einem bestimmten Wellenlängenbereich des Infrarotlichts „sehen“. Die Nahinfrarotkamera des JWST, die Hauptkamera des Teleskops, verfügt über sechs Filter, die alle leicht unterschiedliche Bilder aufnehmen. Durch die Kombination dieser Bilder zu einem Komposit können Pagan und Joe DePasquale, ein weiterer wissenschaftlicher visueller Entwickler am STScI für JWST, die vollfarbigen Bilder erstellen.
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Wenn Pagan und DePasquale die Bilder zum ersten Mal erhalten, erscheinen sie in Schwarz-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 zu Wellenlängen und der Farbe des Lichts und wenden sie einfach auf das Infrarot an“, sagte Pagan.
Nachdem jede Farbe dem Bild hinzugefügt wurde, kann es noch 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, sagte 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.
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 nur gewählt, um gut auszusehen. Die Bilder sollen so klar wie möglich vermitteln, was JWST sehen kann – und was unsere Augen nicht sehen können.
„Wir versuchen einfach, die Dinge zu verbessern, um sie wissenschaftlich verdaulicher und auch interessanter zu machen“, sagte Pagan.
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)).
Sie können einige der Unterschiede zwischen Bildern von Teleskopen mit sichtbarem Licht und Infrarot-Teleskopen sehen, wenn Sie Bilder der ikonischen Säulen der Schöpfung vergleichen, die von JWST und Hubble aufgenommen wurden. Während große Teile der Säulen auf dem Hubble-Bild dunkelrot erscheinen, zeigt das JWST-Bild den größten Teil der Formation in Gold- und Orangetönen. 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. Das JWST-Bild hebt auch mehr Bereiche der Sternentstehung in Rot hervor, die auf dem Hubble-Bild durch dicke Gas- und Staubwolken verdeckt sind.
