James-Webb-Teleskop

So entstehen die faszinierenden Weltraumbilder

Die Sternkinderstube NGC 3324 im Carina-Nebel, aufgenommen von „James Webb“

(Bild: NASA, ESA, CSA, and STScI via AP)

Strahlende Sterne, leuchtende Planeten, bunte Nebel: Das Weltall wird auf Bildern oft als ein mystischer Ort mit vielen Farben dargestellt. Doch wie entstehen eigentlich diese faszinierenden Weltraumbilder, die das James-Webb-Teleskop neuerdings zu uns sendet?

Das Teleskop hat dazu mehrere Instrumente an Bord, die unterschiedliche elektromagnetische Frequenzbereiche im infrarotnahen Bereich aufzeichnen, die für das menschliche Auge überwiegend nicht sichtbar sind. Diese Daten „werden in einem digitalen Format mit Einsen und Nullen gespeichert“, sagt Joe DePasquale im NASA-Podcast. Im Wesentlichen sei es ein Schwarz-Weiß-Bild. Der Senior Data Image Developer am Space Telescope Science Institute in Baltimore im US-Bundesstaat Maryland ist mit seinem Team für die Veröffentlichung der Weltraumbilder unter anderem vom Webb-Teleskop zuständig.

Diese Daten des Teleskops müssen zuerst von instrumentellen Effekten bereinigt werden, erklärt Astrophysiker Kai Noeske von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Danach kommt die Farbe: Grob gesagt werden dabei unterschiedlichen Bereichen die Grundfarben Rot, Grün und Blau zugeordnet. Allerdings ist es nicht so, dass die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen ein Bild mit von ihnen ausgesuchten Farben erstellen.

(Bild: NASA)

Rot, Grün und Blau
DePasquale erklärt dazu: „Wir respektieren die Daten von Anfang bis Ende. Und wir lassen die Daten in Farbe erscheinen.“ Objekte im Weltall wie Sterne oder Gase sind in unterschiedlichen Wellenlängen sichtbar. Um diese aufnehmen zu können, hat das Webb-Teleskop mehrere Filter an Bord. Astrophysiker Noeske veranschaulicht die Arbeit im Bildbearbeitungsprogramm, wo die Farbe ins Bild kommt: „In der Regel wird die Aufnahme im kurzwelligsten Filter der blaue Kanal, im mittleren Filter der grüne Kanal, und die Aufnahme im langwelligsten Filter der rote Kanal.“

Diese Vorgehensweise unterscheidet sich in der Hinsicht nicht allzu stark von normalen Digital- oder Smartphone-Kameras. Auch sie nutzen Tricks, um Farben abbilden zu können. Dort messen Sensoren, wie viele Anteile Rot, Grün und Blau die jeweiligen Bildbereiche aufweisen. Die monochromen Bildinformationen werden direkt in der Kamera oder dem Smartphone zu einem Farbbild zusammengesetzt. Bei den Bildern des Webb-Teleskops wird dieser Schritt erst nachträglich vorgenommen. Darüber hinaus sind die veröffentlichten Aufnahmen teilweise aus Hunderten Einzelbildern zusammengesetzt.

Stephans Quintett, eine Gruppe von fünf Galaxien im Sternbild Pegasus, fotografiert von „James Webb“

(Bild: AFP/NASA)

All-umfassende Verschwörung?
Eine Bildbearbeitung gibt es in vielen Disziplinen, etwa auch in der Mikroskopie. Und trotzdem: Wenn Bilder aus dem Weltraum veröffentlicht werden, fühlen sich oftmals Verschwörungstheoretiker auf den Plan gerufen. Sie glauben etwa, dass die Mondlandung vor rund 50 Jahren inszeniert worden sei oder dass Aliens extra ein menschenähnliches Gesicht auf der Mars-Oberfläche hinterlassen hätten. Neuerdings nehmen sie auch die Aufnahmen des Webb-Teleskops ins Visier. Ihre Behauptung: Die Bilder seien Fälschungen. Warum wird auch hier nicht geglaubt?

„Wir sprechen oft von Verschwörungsideologie, wenn Menschen ein Weltbild entwickeln, in dem hinter allem eine vermeintliche Verschwörung vermutet wird“, erklärt der Politikwissenschafter Josef Holnburger. Er ist einer der Geschäftsführer des Cemas (Centers für Monitoring, Analyse und Strategie) in Berlin, das in sozialen Medien unter anderem Radikalisierungstendenzen und die Verbreitung von Verschwörungserzählungen beobachtet.

Diese Verschwörungsideologien führten oft dazu, dass man eine Position einnehme, in der man gegen alles sei und beispielsweise glaube, dass der Klimawandel nicht existiere, die Erde eigentlich eine Scheibe sei und die Menschheit nie auf dem Mond war. „Alle neuen Erkenntnisse werden diesem Weltbild untergeordnet: Bilder des James-Webb-Teleskops müssen in diesem Weltbild deshalb Fake sein; eben, weil sie von Wissenschaftlern kommen“, erläutert Holnburger. In dem Weltbild einer Verschwörungsideologie arbeitet die Forschung etwa mit den vermeintlichen Verschwörern zusammen.

„Modell ist Qualität der Daten nicht gewachsen“
Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat sich in einer kürzlich veröffentlichten Studie den Webb-Daten gewidmet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die derzeit verwendeten Werkzeuge zur Entschlüsselung von Lichtsignalen möglicherweise nicht ausreichen, um die Daten des Webb-Teleskops genau zu interpretieren, heißt es dort. „Derzeit ist das Modell, (...) der Präzision und Qualität der Daten, die uns vom James-Webb-Teleskop zur Verfügung stehen, nicht gewachsen“, wird ein Forscher in einer Mitteilung zitiert. Die aktuellen Auswertungen könnten präziser sein.

Blick in die Vergangenheit
Das James-Webb-Teleskop startete am 25. Dezember 2021 an Bord einer Ariane-Trägerrakete ins All. Es folgte auf das Hubble-Teleskop, das seit mehr als 30 Jahren im Einsatz ist. Während Hubble im optischen und ultravioletten Bereich arbeitet, untersucht das Webb-Teleskop im infrarotnahen Bereich, um unter anderem mithilfe eines 25 Quadratmeter großen Spiegels neue Bilder aus dem frühen Universum zu liefern. Die Wissenschaft erhofft sich von den Aufnahmen Erkenntnisse über die Zeit nach dem Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahren - und möglicherweise sogar auf Hinweise auf eine zweite Erde.