Wie funktioniert James Webb teleskop, in die Vergangenheit schauen?
Es wird ja gesagt, dass er die Vergangenheit zeigt aber wie genau geschieht das? Wie ist das möglich, dass man die Vergangenheit mit einem Teleskop auffangen kann?
6 Antworten
Die Objekte, die mit dem Teleskop beobachtet werden, sind teilweise Milliarden Lichtjahre entfernt.
Das heißt, dass das jetzt von dem Teleskop empfangene Licht vor Milliarden Jahren von einem solchen Objekt ausgesendet wurde.
Das, was wir von so weit entfernten Objekten sehen, ist also ein Zustand, wie er vor Milliarden Jahren war.
wegen der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit sehen wir alles in der Vergangenheit. Den Andromedanebel sehen wir wie er vor 2,5 Mio Jahren war, die Sonne wie sie vor 8 Minuten war, und meine Zehen sehe ich wie sie vor 2 Nanosekunden waren.
Ich finde, dass die Antworten die spezifische Frage hier zu allgemein beantworten. Denn das Besondere an JWST ist ja, dass es die ersten Galaxien in den Blick nimmt, die kurz nach dem Urknall entstanden sind. Und darin liegt nun doch erstmal ein Widerspruch: Wenn nichts sich schneller bewegen kann als Licht - wie es ein unverrückbares Gesetz der Physik ist, seit Einstein eine fundamentale Naturkonstante - dann können wir doch nicht 13,1 Milliarden Lichtjahre VOR dem Licht der ersten Galaxien bereits am jetzigen Ort sein, um es jetzt im Rückspiegel einfangen zu können. Denn "wir" - also die Materie, aus der wir bestehen - ist ja ca. 13,4 Milliarden Lichtjahre vom Ursprung wegeschleudert worden - und jetzt empfangen wir Licht von Galaxien, die 13,1 Milliarden Jahre HINTER uns liegen, obwohl nichts schneller sein kann als das Licht? Und tatsächlich ist es genau so: In gewisser Weise haben "wir", also hat unsere Materie, das Licht, das JWST nun auffängt, mit einem Vielfachen der Lichtgeschwindigkeit abgehängt. Die Antwort auf o.g. Frage ist nämlich die Ausdehnung des Raums, die Expansion des Universums. Denn während für einzelne "Körper" (Materie) gilt, dass sie nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden können, gilt dies für den Raum selber nicht; der bläht sich so in alle Richtungen aus, dass zwei Punkte, die kurz nach dem Urknall in kosmologischen Maßstäben noch recht nah zusammen waren, sich mit zunehmender Ausdehnung des Universums immer schneller von einander entfernen - irgendwann dann sogar schneller als das Licht.
Das dreht das Problem dann aber natürlich um: Die Frage ist dann nicht mehr, wie wir vor das Licht kommen, das bereits vor 13,1 Milliarden Jahren losgestartet ist, sondern wie uns Licht jemals erreichen soll, von dem wir uns schneller als das Licht entfernen? So wie ich es verstehe, kommt hier quasi Raumschiff Enterprise ins Spiel: Der Gravitationslinseneffekt als Folge der Krümmung der Raumzeit, bei Star Trek die Physik hinter dem Warp-Antrieb. JWST ist so ausgerichtet, dass es durch eine "Lücke" verschiedener extrem massereicher Objekte (Galaxiehaufen, Ansammlungen dunkler Materie, extrem massereiche schwarze Löcher etc.) schaut, die allesamt die Raumzeit stark und mehrfach krümmen, sodass für das Licht, das - sowohl räumlich als auch zeitlich gesehen - 13,1 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt gestartet ist, sehr viele Abkürzungen durch den Raum entstehen, so dass es trotz konstanter Geschwindigkeit zu einem Punkt - JWST - gelangen kann, der sich (räumlich betrachtet, nicht im herkömmlichen Sinne von Geschwindigkeit) eigentlich schneller von dem Licht wegbewegt, als es es selber unterwegs ist.
Es ist also doch ganz schön kompliziert, da es nicht etwa um einen Stern am anderen Ende unserer Galaxie geht. Wir werden vom extrem massereichen schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie mit all den anderen Objekten der Milchstraße in unserer Galaxie gehalten, die Ausdehnung des Universums wirkt innerhalb der Galaxien wie auch lokalen Gruppen nur minimal, und zwar geringer als die Lichtgeschwindigkeit. Wenn wir also einen entfernten Stern aus unserer Galaxie, oder aus unserer Nachbargalaxie Andromeda beobachten, dann ist das Problem der Vergangenheitsbeobachtung um einiges weniger kompliziert: Hier geht es einfach nur, wie in den Antworten bisher beschrieben, um die Rechnung Weg / Lichtgeschwindigkeit. Aber die Möglichkeit zur Erforschung des Urknalls bzw der ersten Strukturen nach dem Urknall stellt einen ganz anderen Fall da - und das ist ja vor allem das, was JWST ausmacht.
Eigentlich siehst du immer nur die Vergangenheit. Licht breitet sich mit in etwa 300 000 Kilometern pro Sekunde aus. Wenn Licht ein Objekt trifft kann unser Auge das erfassen. Lichtgeschwindigkeit ist aber konstant und begrenzt. Schneller als 300 000 km/s bewegt sich Licht nicht, langsamer auch nicht. Licht das dein Auge trifft, damit du etwas sehen kannst ist immer aus der Vergangenheit, da auch Licht seine Zeit, so kurz sie auf kleine Distanzen auch sein mag, braucht. Wenn du nun in den Nachthimmel blickst und z.B. Proxima Centauri, unseren Nachbarstern, ansiehst, dann ist dieses Licht in diesem Fall vor etwas mehr als 4 Jahren (wenn ich es richtig im Kopf habe 4,23 Jahren) losgeschickt worden und reist nun durch den Kosmos. Es erreicht erst jetzt die Erde, weil sich Licht eben nur begrenzt schnell ausbreitet. Somit siehst du mit jedem Teleskop in die Vergangenheit.
Auf extra simpel, falls das einigen zu kompliziert war: Licht breitet sich mit in etwa 300 000 km/s aus. Wenn Licht nun z.B. einen Stern verlässt, reist dieses Licht mit dieser Geschwindigkeit weiter. Es braucht aber seine Zeit, die Entfernung "1 Lichtjahr" legt Licht in einem Jahr zurück. Wenn ein Stern also 4 Lichtjahre weit weg ist, sehen wir von der Erde dessen Licht, wie es vor 4 Jahren war. James Webb folgt natürlich auch den Naturgesetzen die innerhalb des Kosmos gelten, daher schaut es zwar weit ins Universum, da das Licht aber so lange braucht um uns zu erreichen, sieht man das Licht wie es vor x Jahren war, je nachdem wie viele Lichtjahre das Objekt weg ist.
Weil das Licht nicht in Echtzeit beobachtet werden kann. Es dauert immer je nach Abstand bis es unser Auge erreicht.
Die Sonne ist immer ca. 8 Min älter, als die Beobachtung die du gerade machst. Alpha Centauri 4 Jahre weil das Licht so lange zu uns braucht