Liebe Leserinnen und Leser,
liebe Weltraumfans,

kurz vorweg: Anfang Mai haben wir Sie um Ihre Meinung zum Newsletter gebeten. Über 1100 von Ihnen haben an der Umfrage teilgenommen – großartig! Das Ergebnis freut uns sehr: Im Wesentlichen soll der Newsletter so bleiben, wie er ist. Vielen Dank für Ihre Treue – wir geben uns Mühe! Sie haben uns auch Anregungen geschickt: Viele von Ihnen interessieren sich besonders für aktuelle Forschungsergebnisse – und da haben das James-Webb-Weltraumteleskop und der ferne Kosmos schon einmal etwas vorbereitet.

Licht vom Rande der Welt: CANUCS-LRD-z8.6 ist eine kleine Galaxie mit einem riesigen Schwarzen Loch. Ist es direkt beim Urknall entstanden? (JWST / NASA / ESA / CSA)

Webb beobachtet Objekte, deren Licht sich vor mehr als 13 Milliarden Jahren auf den Weg gemacht hat - als das All noch in der kosmischen Krabbelgruppe war. Dort, fast am Anfang der Welt, hat Webb nun Schwarze Löcher entdeckt, die bis zu 100 Millionen Mal so viel Masse haben wie die Sonne – ein sensationeller Befund, der Theorien unterstützt, die bisher eher als exotisch galten. Offenbar entstanden diese Objekte unmittelbar beim Urknall oder einige Zeit später durch den Kollaps riesiger Gaswolken. Eines der Hauptziele von Webb ist, die Anfänge des Universums zu ergründen. Das Teleskop liefert. Und wie!

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Sieht Webb eine Galaxie am Rande des Kosmos, deren Licht 13 Milliarden Jahre lang durch das All gelaufen ist, dann sieht das Teleskop diese Galaxie zu einer Zeit, als das Universum erst 800 Millionen Jahre jung war. Denn der Kosmos ist nach dem populärsten Weltmodell 13,8 Milliarden Jahre alt. Ein Blick weit hinaus in den Weltraum ist also immer ein Blick zurück in dessen früheste Kindheit. Mit Teleskopen lässt sich „himmlische Archäologie“ betreiben: Die Fachleute sehen weit in frühere Epochen zurück und beobachten, was damals im All vor sich ging. Das ist in etwa so, als könnte man heute noch Kleopatra, die Neandertaler und unsere Urahnin Lucy beobachten. Auf der Erde geht das nicht – aber Webb erfasst unsere kosmische Geschichte so gut wie kein Teleskop zuvor.

Nahe dem Rand des Kosmos wimmelt es von „little red dots“ (LRD), „kleinen roten Punkten“, wie Fachleute sagen. Es handelt sich um sehr weit entfernte Galaxien. Der rote Fleck auf dem Bild oben ist CANUCS-LRD-z8.6. Diese Galaxie im Sternbild Löwe sehen wir so, wie sie 570 Millionen Jahre nach dem Urknall aussah. Ihr Licht war 13,2 Milliarden Jahre zu uns unterwegs. Sie verfügt über ein Schwarzes Loch, das etwa 100 Millionen Mal so schwer ist wie unsere Sonne (Link zu ESAWebb). Weil es Unmengen an Material verschlingt, leuchtet seine Umgebung so hell.

Auch das Objekt QSO1 (1300 Lichtjahre Durchmesser) im Sternbild Bildhauer sorgt sowohl für Verzückung als auch für Stirnrunzeln. Es ist ein Galaxienkern etwa 700 Millionen Jahre nach dem Urknall. Mit Webb ließ sich die Bewegung des Gases in diesem Objekt vermessen. Wie sich zeigt, gibt es dort ein Schwarzes Loch mit 50 Millionen Sonnenmassen, um das Wolken aus Wasserstoff und Helium herumwirbeln. Aber Sterne sind dort Mangelware. QSO1 ist ein riesiges Schwarzes Loch ohne eine richtige Galaxie drumherum (Link zu ESAWebb).

Das Lieblingsinstrument für die Anfänge des Universums: Das James-Webb-Weltraumteleskop (Illustration) befindet sich 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und beobachtet mit seinem Infrarot-Blick die frühesten Galaxien im Kosmos. (NASA)

Die Nobelpreis-Frage lautet: Wie konnten Schwarze Löcher so früh in der kosmischen Geschichte schon so groß sein? Nach traditioneller Vorstellung sind Schwarze Löcher die Reste massereicher Sterne, die als Supernova explodiert sind. Die Leichen dieser Objekte haben dann mit etwas Glück vielleicht 50- oder 100-mal so viel Masse wie die Sonne. Mit der Zeit verschmelzen sie und bilden so die riesigen Schwarzen Löcher, die im Zentrum vieler Galaxie vorkommen. Auch in der Mitte unserer Milchstraße gibt es ein Objekt mit gut vier Millionen Sonnenmassen. Es dauert Milliarden Jahre, um mit der „Eichhörnchen-Taktik“ auf solche Größe anzuwachsen. Die beobachteten Schwarzen Löcher mit Zigmillionen Sonnenmassen können nicht binnen weniger hundert Millionen Jahre entstehen. Mit „normaler“ Sternentstehung ist das nicht zu schaffen.

Nach dem Urknall war das Universum zunächst ein einziger Brei aus Materie und Strahlung. Der kühlte langsam ab, und schließlich fing das Gas an, sich zu Sternen und Galaxien zu verklumpen: In den dunklen Weiten des jungen Weltalls flammten die ersten Sterne auf. Einst dachte man, dass mindestens zwei Milliarden Jahre verstrichen, bis das „dunkle Zeitalter“ zu Ende ging. Doch wie Webb zeigt, hatte der Kosmos es sehr eilig, Licht zu machen. Die jungen Sterne am Rand des Alls leuchten vor Ort in blauem Licht. Durch die Ausdehnung des Universums wurde die Wellenlänge stark gedehnt – und das einst blaue Licht kommt bei uns weit ins Infrarote verschoben an. Genau deswegen wurde das James-Webb-Weltraumteleskop für Infrarotbeobachtungen ausgelegt – nur so sieht es noch weiter hinaus ins All, noch weiter zurück in der Zeit.

Webbs Entdeckungen bringen einige ältere, etwas belächelte Ideen wieder ins Spiel, wie Schwarze Löcher auch ohne den „Umweg“ über Sterne entstehen. Nach einer Theorie bildeten sich in den ersten Sekunden nach dem Urknall „primordiale“ Schwarze Löcher ganz unterschiedlicher Masse. Nach einer anderen stürzten gut 100 Millionen Jahre nach dem Urknall riesige Gaswolken direkt zu gigantischen Schwarzen Löchern zusammen – ohne erst Sterne zu zünden.

In der Spiralgalaxie M 77 (45 Millionen Lichtjahre entfernt; Sternbild Walfisch) befindet sich ein Schwarzes Loch mit acht Millionen Sonnenmassen, das gerade viel Materie verschlingt und daher extrem hell leuchtet (die Linien entstehen durch Beugung im Teleskop). Ist es bereits kurz nach dem Urknall entstanden? Mehr zu M 77 in der Sternzeit vom 12. Juni. (Webb / NASA / ESA / CSA)

Wichtige Arbeiten zu diesem Thema verfasste übrigens Avi Loeb, Kosmologe an der Harvard-Universität. Der sorgte zuletzt mit seinen – nun ja – „interessanten“ Ideen für Aufsehen, interstellare Objekte wie der Asteroid 'Oumuamua seien getarnte Alien-Raumschiffe. Mein Traum: Herr Loeb widmet sich jetzt wieder Fakten und erklärt uns, wie Schwarze Löcher so früh im All entstehen konnten! Vor 30 Jahren waren seine Überlegungen nur kühne Ideen – heute kann er den Schwarzen Löchern fast beim Wachsen zusehen.

Löst sich jetzt das kosmische Henne-Ei-Problem? Lange rätselte man, ob sich erst Galaxien bilden, in deren Zentren Schwarze Löcher entstehen. Oder ob Schwarze Löcher die „Keimzellen“ sind, um die herum sich Galaxien formen. Für dieses Szenario sprechen die beiden neuen Objekte. Sollten sich die Ergebnisse bestätigen, wäre das nicht weniger als eine Revolution für unser Verständnis von den Vorgängen am Anfang des Kosmos. Webb hätte die Theorie der Galaxienentwicklung buchstäblich auf den Kopf gestellt. Es bleibt spannend!

Darf es noch ein Rekord sein? Die fernste (oder früheste) derzeit bekannte Galaxie ist das Objekt MoM-z14 im Sternbild Sextant (Abb. 4). Wir sehen sie nur 280 Millionen Jahre nach dem Urknall – auch deren Existenz ist, gelinge gesagt, eine Herausforderung für heutige Theorien. Auch diese Galaxie dürfte sich um das „Saatkorn“ eines Schwarzen Lochs herum gebildet haben.

Mich fasziniert eine so lange Reise durch den Kosmos: Das Licht dieser Galaxie hat sich auf den Weg gemacht, als von Sonne und Erde (nicht einmal fünf Milliarden Jahre alt!) noch lange keine Rede war. Da rast ein Photon über 13 Milliarden Jahre lang öde durch das All und hat dann das sagenhafte Glück, den mit Gold belegten Spiegel von Webb zu treffen und seine Informationen vom Anfang des Universums abzuliefern! Mission erledigt – Hauptgewinn! Andere Photonen prallen in den Mondstaub, „versanden“ in der Erdatmosphäre oder laufen einfach weiter durchs All – da ist der Frust sicher groß...

So weit die Photonen tragen: MoM-z14 ist derzeit die fernste beobachtete Galaxie. Ihr Licht war 13,5 Milliarden Jahre lange unterwegs – einmal quer durch den Kosmos. Es dürfte nicht lange dauern, bis das Teleskop einen neuen Entfernungsrekord aufstellt. (JWST / NASA / ESA / CSA)

In Zeiten, in denen viel gemeckert wird, sollte man auch das Positive wahrnehmen. Ja, der Bau des Webb-Teleskops war von Kostensteigerungen und Verzögerungen geprägt. In mehr als zwei Jahrzehnten wurden rund neun Milliarden US-Dollar ausgegeben. Während der erhofften 20 Jahre Betriebsdauer sind – grob geschätzt – 100 Millionen US-Dollar pro Jahr fällig. Das ist jede Menge Geld, nach einem Astronomie-Kalauer aber pro Stern sehr wenig. Im Ernst: Verglichen mit anderen Raumfahrtunternehmungen ist Webb geradezu ein Schnäppchen. Mit seinem Budget könnte man gerade mal drei Artemis-Missionen rund um den Mond durchführen – ohne Landung. Webb begeistert die meisten Menschen, verzaubert uns mit Bildern aus den Tiefen des Kosmos und lässt unsere Gedanken rund um den Urknall im Hirn Karussell fahren (jedenfalls geht es mir so). Ob Mondflüge das jemals schaffen? Da habe ich meine Zweifel. Webb schenkt uns das Universum! Dafür ist es jeden Dollar und Euro wert.

Zum Abschluss noch zwei Hinweise: Wir stellen unsere Newsletter-Software um. Im Layout werden Sie es nicht merken, nur leider verschwinden dadurch alle alten Ausgaben aus dem Newsletter-Archiv. Ab dieser Ausgabe wird das Archiv wieder wachsen – wir bitten um Ihr Verständnis.

Auch ohne Umfrage freuen wir uns immer über Kritik, Fragen, Vorschläge etc. Schreiben Sie bitte einfach eine E-Mail an Sternzeit@deutschlandfunk.de – danke!

Mit himmlischen Grüßen

Dirk Lorenzen berichtet seit mehr als 30 Jahren über Astronomie und Raumfahrt. Ihn faszinieren die Anfänge des Kosmos und die prachtvollen Webb-Bilder. Er freut er sich auf jeden neuen Fachartikel über die ersten Sterne und Schwarzen Löcher im Universum.

Im Norden Deutschlands ist nicht nur die Mitternachtsdämmerung zu bestaunen. Mit etwas Glück sind zudem tief am Nordhimmel leuchtende Nachtwolken zu sehen – ein an Perlmutt erinnerndes Schillern von Eiswolken in 80 Kilometern Höhe (mit „Wetterwolken“ haben sie nichts zu tun). Für mich ist dieses Leuchten – hier am vergangenen Wochenende in Dänemark aufgenommen – das betörend schöne himmlische Sommersignal! Der helle Stern ist Capella im Fuhrmann. (Lorenzen)

Starlink macht Kommunikation in Echtzeit möglich, überall. Doch das Satellitennetzwerk gilt geopolitisch nicht mehr als uneingeschränkt verlässlich.  Starlink gehört zu SpaceX und SpaceX gehört Tech-Milliardär Elon Musk. Und besagter Musk verweigerte für Kiew im Herbst 2022, Starlink nahe der Krim zu aktivieren - und verhinderte so einen ukrainischen Drohnenangriff auf die russische Schwarzmeerflotte. Offiziell hieß es, „aus Sorge vor einer nuklearen Eskalation“. Ein Privatmann kann also aktiv ins Kriegsgeschehen von Staaten eingreifen. Was aber, wenn die EU betroffen wäre? Wie Europa im Orbit unabhängig werden soll, dazu empfehlen wir heute den "Hintergrund" von Anna Loll. Und weil es auch bei der Mondlandung um eine Machtdemonstration geht, auch dazu gleich noch ein Update aus China. Viel Spaß beim Hören!

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