James-Webb-Teleskop für "Science" Durchbruch des Jahres

Angelehnt an einen James Bond-Film betitelt "Science" seinen Beitrag zu dem Wissenschafts-Highlight mit "Golden Eye" (Goldenes Auge). Anders als in dem Streifen aus dem Jahr 1995 ist eine militärische Nutzung des JWST allerdings völlig ausgeschlossen. Bei dem Teleskop handelt es sich um eine Kooperation der Weltraumbehörden Europas, der USA und Kanadas.

Nach 20 Jahren Entwicklungszeit und zahlreichen damit verbundenen Rückschlägen erreichte das JWST Ende Jänner dann sein Ziel am "Lagrange-Punkt-2", 1,5 Mio. Kilometer weiter entfernt von der Sonne als die Erde. Im Sonnensystem gibt es fünf solche Punkte, an denen sich die Gravitationskräfte von Sonne und Erde aufheben. Dort öffnete das Gerät dann sein "goldenes Infrarotauge". Seit Mitte des Jahres eröffne es auch "in atemberaubenden, beispiellosen Details" Einblicke in das Universum und seine Entstehung, heißt es seitens "Science".

Unmittelbar nach der vollständigen Inbetriebnahme konnten "Forscher mit der Entdeckung Tausender neuer Galaxien, die weiter entfernt und älter sind als alle zuvor dokumentierten" aufwarten. JWST sei ein entscheidender Fortschritt zu dem unsere Sicht auf das All seit vielen Jahren prägenden "Hubble"-Teleskop. So lassen sich mit der neuen Technologie Signale in unterschiedlichen Infrarotwellenbereichen einfangen, was wiederum neue Erkenntnisse zu gerade entstehenden Sternen oder Planeten außerhalb unseres Sonnensystems (Exoplaneten) erlaubt. Wissenschafter haben "bereits damit begonnen, die atmosphärische Zusammensetzung von Planeten, die Hunderte von Lichtjahren von der Erde entfernt sind, sehr detailliert zu enthüllen", was Rückschlüsse auf Welten erlaube, die vielleicht die Voraussetzungen für die Entwicklung von Leben haben, heißt es in dem renommierten Fachmagazin.

Die Forscher wollen damit auch einen Blick zurück in das Weltall kurz nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren werfen. Das Herzstück des Geräts ist der Spiegel mit einem Durchmesser von 6,5 Metern.

Gemessen wird mit einer Vielzahl an Instrumenten wie Kameras und Spektrographen. Beides in einem ist das "Mid Infrared Instrument" (MIRI), an dessen Entwicklung auch der Astrophysiker Manuel Güdel von der Universität Wien ab dem Jahr 2003 federführend beteiligt war. Dabei handelt es sich auch um eine Art virtuelles Labor im All, mit dem Wärmestrahlung von Gas und mikroskopisch kleinem Staub detektiert werden kann. Aus den Daten lassen sich Rückschlüsse auf im All befindliche Moleküle ziehen und die Zusammensetzung von feinem Staub im Universum untersuchen.

Mit MIRI blickt man auch in die Kinderstube von Planetensystemen, die protoplanetaren Scheiben. Diese Gasscheiben haben die Größe eines ganzen Sonnensystems und umkreisen einen Stern. Aus dieser kosmischen Materialansammlung werden Planeten gebildet. Am Ende eines solchen Prozesses kann ein System wie das unsere entstehen.

Auch am Herzstück des All-Observatoriums waren österreichische Experten beteiligt: So lieferte die Wiener Weltraumfirma Beyond Gravity (vormals Ruag Space) zwei hochpräzise Mechanismen für das "Superauge" namens "NIRSpec" (Near Infrared Spectrograph), eines der drei Hauptinstrumente des Teleskops. Dieses kann bis zu 100 Himmelskörper wie Galaxien oder Sterne gleichzeitig erfassen. Es kann noch tiefer ins All schauen und Bilder von deutlich weiter entfernten Himmelskörpern liefern als "Hubble". Die Wiener Firma lieferte Geräte, die die präzise Halterung und Drehung eines Filterrades und eines Gitterrades des "Auges" ermöglichen.

Unter die weiteren Durchbrüche des Jahres 2022 wurde zum Beispiel die Entdeckung einer Riesenmikrobe durch US-Mikrobiologen gereiht. Sie ist mit bloßem Auge sichtbar und wird bis zu fünf Zentimeter lang. Damit ist sie 5.000 Mal größer als viele andere Mikroben. Ebenso in der Liste findet sich die Entwicklung einer Reissorte, die über mehrere Jahre hinweg Erträge verspricht. Das Potenzial von "Perennial Rice 23" (PR23) zeigten chinesische Forscher im Fachblatt "Nature Sustainability" auf.

Auch in die "Breakthroughs" geschafft hat es eine Arbeit in "Nature", die entschlüsselte, wie der Erreger der Pest (Yersinia pestis) das Erbgut der Europäer veränderte. Als weitere Highlights werden die Rekonstruktion eines zwei Millionen Jahre alten Ökosystems anhand von DNA-Spuren in Grönland, die Erfolge bei der Entwicklung eines Impfstoffes gegen die aktuell in Österreich stark kursierenden Respiratorischen Synzytial-Viren (RVS) und die Identifikation eines Erregers, der Multiple Sklerose auslösen könnte, genannt. Auch auf der Liste sind die DART-Mission der NASA, im Zuge derer es gelang, einen Asteroiden aus seiner Bahn zu befördern, die Entwicklung einer malerisch-kreativ "begabten" Künstlichen Intelligenz (KI) sowie die Verabschiedung eines "wegweisenden" Klimagesetzes in den USA.

(S E R V I C E - Die "Breakthroughs of the Year" online: https://www.science.org/content/article/breakthrough-2022)