Mit dem Webb Teleskop das Sonnensystem studieren
Das James Webb Space Telescope wird über weite Entfernungen nach den ältesten Sternen und Galaxien Ausschau halten und die Atmosphären geheimnisvoller Welten um andere Sterne erforschen. Aber das Teleskop wird auch Objekte in unserer eigenen Nachbarschaft untersuchen – wie die Planeten, Monde, Kometen und Asteroiden unseres Sonnensystems.
Diese Studien werden dazu beitragen, mehr über die Entstehung des Sonnensystems in Erfahrung zu bringen und wie die Erde in die Lage kam, Leben zu unterstützen.
„Das James Webb Space Telesope wird ein innovatives Werkzeug zum Studieren von Objekten des Sonnensystems und könnte helfen, die Planetenforschung auf eine neue Ebene zu stellen“ sagte Stefanie Milam, stellvertretende Projektwissenschaftlerin am Webb-Teleskop für Planetenforschung am Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.
Beim geplanten Start im Jahr 2018 wird das Webb-Teleskop vier wissenschaftliche Instrumente an Bord haben, um Bilder und Informationen über die physikalischen Eigenschaften und Zusammensetzungen von astronomischen Objekten zu sammeln. Die Instrumente decken den nahen und mittleren infraroten Teil des Spektrums ab; einschließlich jener Wellenlängen die wichtig sind, um nach Wasser und anderen Hinweisen zu suchen, die für die Entwicklung und mögliche Bewohnbarkeit eines Planetensystems notwendig sind.
Von seinem Aussichtspunkt aus, 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, wird das Webb-Teleskop einen spektakulären Blick auf die Objekte des Sonnensystems haben. Es wird die Sonne im Lagrange-Punkt L2 umkreisen, wo die Temperatur des Teleskops stabil gehalten werden kann – da Instabilität die Sicht des Teleskops verzerren würde.
Wissenschaftler stellen sich vor, dass sie mit dem Webb-Teleskop den Wasserkreislauf auf dem Mars und die Wettermuster auf dem Saturnmond Titan beobachten können und Jagd machen auf neue Ringe um die Riesenplaneten. Kometen könnten verfolgt werden und das Wasser und die Gase die sie auf ihrem Weg um die Sonne freisetzen könnte man abbilden. Diverses Eis und Mineralien könnten auf den Oberflächen von Monden, Asteroiden und fernen Kleinplaneten identifiziert werden. Diese Kenntnisse könnten den Forschern helfen, die Entwicklung unseres Sonnensystems besser zu verstehen.
Diese und andere Möglichkeiten werden in einer 2016 erschienen Sonderausgabe des „Astronomical Society of the Pacific“ beschrieben von Stefanie Milam als Gast-Editorin. Insgesamt 11 Artikel wurden von Autoren verfasst, die zur Gemeinschaft der Planetenwissenschaftler gehören; und zwar unter der Leitung von Goddard-Wissenschaftlern, die das Webb-Teleskop benutzen werden, um Mars, Titan und erdnahe Objekte zu studieren.
Aus technischer Sicht müssen einige Anpassungen vorgenommen werden um planetare Objekte zu erforschen, da andere Voraussetzungen zum Beobachten notwendig sind als bei extrem weit entfernten Sternen oder Galaxien.
Um Planeten und andere helle Körper beobachten zu können, werden Wissenschaftler die Lichtmenge reduzieren, indem sie sehr schnell kleinere Portionen aus den Detektoren auslesen oder nur einige Wellenlängen des Lichts herausfiltern. Für bewegliche Ziele wird das ganze Teleskop bewegt, um eine nichtlineare Verfolgung von Objekten entlang gekrümmter Wege aufnehmen zu können – eine realistischere Bewegung, die eine höhere Genauigkeit ergibt.
Die Autoren schätzen, dass von seiner Position im Lagrangepunkt 2 aus, das Webb-Teleskop jedes Jahr Zugang zu fast drei Viertel der erdnahen Objekte haben könnte. Ferner könnten fast alle Asteroiden und Kometen jenseits des Mars beobachtet werden sowie alle drei innerste Planeten Merkur, Venus und auch die Erde. Auch wäre das Webb-Teleskop in der Lage, Kleinplaneten und andere Objekte jenseits des Neptun zu beobachten, wenn sie vor dem Hintergrund nahe gelegener Sterne vorbei wandern.
„Das Webb-Teleskop wird es ermöglichen, viele Objekte zu beobachten, die zu klein, zu weit entfernt oder zu leuchtschwach sind für bodengestützte Instrumente“, sagte John Stansberry vom Space Telescope Science Institute in Baltimore. „Das wirklich spannende ist die Möglichkeit, dass wir in der Lage sein werden, physikalische Eigenschaften – Form, Größe, Reflexionsvermögen – für einen ganzen Katalog dieser Objekten zu bekommen und auch sehr empfindliche Messungen über ihre Zusammensetzungen machen zu können“.
Globale Studien werden möglich sein, weil das Webb-Teleskop in der Lage sein wird, die gesamte Fläche von vielen Planeten, Monden und kleinen Objekten mit hoher Auflösung abzubilden. Dies wird Forschern helfen, Wasser, Kohlendioxid, Methan und andere Gase aufzuspüren und zu sehen, wie sich die Atmosphären von Planeten oder Monden von Saison zu Saison zu ändern oder wenn es Nacht wird, oder wenn plötzlich Fontänen aus Gas zu erkennen sind, die eine weitere Untersuchung rechtfertigen könnten. Einige Untersuchungen werden wahrscheinlich präzise genug sein, um die Emissionen einzelner Vulkane auf dem Jupitermond Io zu bestimmen.
Studien wie diese werden den Wissenschaftlern helfen ihre Modelle zu verfeinern, wie unser Sonnensystem sich gebildet hat und wie sich Leben entwickeln konnte.
„Es gibt noch viele Frage über unser Sonnensystem zu beantworten. Und durch deren Beantwortung werden wir auch besser verstehen, was wir in anderen Planetensystemen beobachten“, sagte Stansberry.
10. Februar 2016/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
