Das Hubble Space Telescope zählt seit seiner Inbetriebnahme im April 1990 zu den erfolgreichsten wissenschaftlichen Großversuchen überhaupt. Fast 7.000 Publikationen und eine halbe Million Fotos von Himmelsobjekten konnten die beteiligten Wissenschaftler bislang verzeichnen. Nun erhält Hubble im Zuge der fünften und letzten Wartungsmission zwei neue Instrumente: Im Mai 2009 werden die Wide Field Camera 3 (WFC3) und der Cosmic Origins Spectrograph (COS) per Space Shuttle zum Weltraumteleskop befördert und installiert.
Ein Blick in die kosmische Vergangenheit
Von beiden Instrumenten erhoffen sich die Wissenschaftler bahnbrechende Erkenntnisse über die Frühgeschichte des Universums und die Entwicklung von Sternen und Galaxien. Die aussergewöhnlich hohe Empfindlichkeit der neuen Messgeräte ermöglicht die Registrierung von Licht, welches von extrem weit entfernten Objekten stammt. Und da aufgrund der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts jeder Blick in die Tiefen des Kosmos zugleich ein Blick in seine Vergangenheit ist, wird Hubble demnächst in der Lage sein, Galaxien zu beobachten, die nur 600 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sind. Gemessen an einem Alter des Universums von über 13 Milliarden Jahren stellen diese tatsächlich Himmelsobjekte in einem sehr frühen Entwicklungsstadium dar.
Bilder von jungen Galaxien
Das Licht einer Galaxie, die hauptsächlich aus jungen Sternen besteht, liegt im ultravioletten und sichtbaren Bereich des Spektrums. Je weiter diese Galaxie von uns entfernt ist, desto weiter wird ihr Licht in den roten Spektralbereich verschoben. Das UV-Licht einer jungen Galaxie in einer frühen Phase des Universums, welches 13 Milliarden Jahre später die Erde erreicht, wird hier als Infrarotstrahlung registriert.
Die hoch empfindliche Kamera WFC3 registriert Licht in dem weiten Spektralbereich von Ultraviolett bis ins nahe Infrarot. Damit ist sie dazu in der Lage, Galaxien in den unterschiedlichsten Entfernungen zu beobachten und so die Entwicklungsgeschichte von Galaxien bis weit in die Frühzeit des Kosmos zu verfolgen.
Kosmische Strahlungsquellen als Experimentierlampen
Beim Cosmic Origins Spectrograph (COS) handelt es sich nicht um eine Kamera wie bei WFC3, sondern um ein optisches Messgerät, mit dessen Hilfe das aufgefangene Licht in seine Spektralanteile zerlegt werden kann. Wie mit einem Prisma lassen sich die im Sternenlicht enthaltenen, verschiedenen Farben einzeln beobachten. Da COS im, für das menschliche Auge unsichtbaren, ultravioletten Bereich des Lichts arbeitet, eignet er sich besonders gut für die Analyse von sehr energiereicher Strahlung. Strahlung, wie sie insbesondere von jungen, heissen Sternen und weit entfernten, extrem starken Strahlungsquellen, den so genannten Quasaren ausgeht.
Die Struktur des Universums
Nach heutiger Vorstellung ist die Materie im Kosmos netz- oder seifenblasenartig verteilt. Die beobachtbare, leuchtende Materie befindet sich auf den Grenzflächen der Seifenblasenstrukturen, die gewaltige Leerräume umschliessen. Mit COS wird es möglich sein, das Licht von weit entfernten Quasaren zu untersuchen, welches auf dem Weg zu Hubble die Materie dieser Blasenstruktur durchquert hat. Die Ergebnisse dieser Spektralanalyse lassen Rückschlüsse auf Temperatur, Zusammensetzung und Geschwindigkeit der durchquerten Materie zu. Anhand der Resultate wollen die Wissenschaftler ihr bisheriges Bild vom Universum im Großmaßstab überprüfen.
Die Entwicklung von Galaxien
Auch die Evolution von Galaxien steht bei den Experimenten mit COS im Mittelpunkt. Das Licht von Quasaren durchdringt auf seinem Weg zu uns nämlich auch Galaxien und die sie umgebenden Wolken aus Sternen und Staub. Die spektroskopische Untersuchung des hindurch scheinenden Quasarlichts enthüllt wiederum die Beschaffenheit dieser Materie. Vergleicht man dann die Ergebnisse für nahe und ferne (also junge und alte) Galaxien, so sollte es möglich sein, ihre zeitliche Entwicklung nachzuvollziehen.
Das James Webb Space Telescope
Das Hubble Weltraumteleskop wird also tiefer ins All blicken als jemals zuvor und Objekte untersuchen, die älter sind als alle bislang bekannten. Und dennoch steht sein Nachfolger schon bereit: Das James Webb Space Telescope soll bereits 2013 Hubbles Erbe antreten und noch ein Stück weiter blicken. Weit genug, um vielleicht bald die ersten Sterne zu beobachten, die dieses Universum hervorgebracht hat.
Bernd Henningsen - null
