Letzte Aktualisierung: 29. November 2023

Wie kann ich Infrarotbilder von JWST sehen?

Bildbeschreibung:TarantelnebelDas James Webb-Weltraumteleskop der NASA (Public Domain).
JWST nimmt mehrere aufeinanderfolgende Bilder desselben Himmelsobjekts auf und wendet dann Infrarotfilter an. Anschließend werden diese Bilder von Entwicklern in Datenbilder umgewandelt.

Warum im Infrarot schauen?

Das menschliche Auge sieht nur einen sehr feinen Teil des Lichtspektrums, von Rot bis Violett. Aber auf beiden Seiten dieser beiden Farben gibt es Licht. Das James Webb Space Telescope (JWST) ist für die Beobachtung von Infrarotlicht, also der roten Seite des sichtbaren Spektrums, konzipiert.

Mithilfe von Infrarotbeobachtungen können Astronomen Objekte erkennen, die in anderen Teilen des elektromagnetischen Spektrums nicht sichtbar sind.
Entstehende Sterne sind oft von Staub- und Gaswolken umgeben. Infrarot ermöglicht es, diese Wolken zu durchdringen und die dahinter verborgenen Sterne zu sehen.
Dank seiner Infrarotkameras (NIRCam, NIRSpec, MIRI, FGS/NIRISS) kann JWST auch sehr schwache thermische Emissionen von extrasolaren Planeten erkennen.
Aufgrund der Ausdehnung des Universums ist außerdem das von entfernten Objekten emittierte Licht rotverschoben. Wenn sich das Universum ausdehnt, dehnt es die Wellenlängen des Lichts aus. JWST kann Galaxien beobachten, die vor mehr als 13 Milliarden Jahren entstanden sind.

Umwandlung von Informationen aus Infrarot in sichtbare Daten?

Die von den Instrumenten erfassten Infrarotdaten werden mithilfe von Computeralgorithmen verarbeitet und in Falschfarben umgewandelt. Die Farben entsprechen nicht unbedingt den tatsächlichen Farben des beobachteten Objekts, sondern vielmehr bestimmten Merkmalen im Infrarotspektrum.

Um die Ästhetik von Infrarotbildern zu verbessern, müssen Datenbildentwickler sie überarbeiten. Mit anderen Worten: Diese Künstler verwandeln Infrarotlicht in für unser Auge sichtbare Farben.

JWST nimmt mehrere aufeinanderfolgende Bilder desselben Himmelsobjekts im Infrarotbereich auf, unterteilt in drei Unterbereiche: fernes Infrarot (30 µm bis 1 mm), mittleres Infrarot (1,5 bis 30 µm) und nahes Infrarot (0,75 bis 1,5 µm).

Die Infrarotwellenlängen werden dann in die Farben des Regenbogens umgewandelt.
Um dies zu erreichen, werden Entwickler von Datenbildern die Philosophie der Datenkolorierung respektieren, die als „chromatische Ordnung“ bezeichnet wird. Die Farbreihenfolge ist ein wirksamer Ansatz zur Verbesserung der Informationsvermittlung. Dies bedeutet, dass dieselben Farben verwendet werden sollten, um dieselben Informationen in verschiedenen Visualisierungen darzustellen. Farbenfrohe Visualisierungen sollten angenehm anzusehen und zu verstehen sein.

Dazu verschieben Bildentwickler die Infrarotwellenlängen in den sichtbaren Teil des Spektrums, sodass unsere Augen sie unterscheiden können. So wie man eine auf dem Klavier gespielte Melodie in eine andere Tonart transponiert. Der Pianist ändert die Tonhöhe aller Noten in der Melodie in einem konstanten Intervall und behält dabei die Beziehungen zwischen diesen Noten bei. In beiden Fällen bleibt die Melodie gleich.

Anschließend wenden die Bildverarbeitungsspezialisten Filter an. Ein Rotfilter auf der entferntesten Wellenlänge, ein Grünfilter auf der mittleren Wellenlänge, ein Blaufilter auf der nächstliegenden Wellenlänge und ein schmalbandiger Filter in Orange.

Nach der Überlagerung der vier Filter entsteht ein erstes koloriertes Bild, das interessanter, aber ästhetisch nicht zufriedenstellend ist. Hier kommt die menschliche Kreativität ins Spiel. Entwickler von Datenimaging müssen ihre Subjektivität und ihr künstlerisches Gespür einsetzen.

Während dieser verschiedenen Manipulationen werden die Details und die Qualität schrittweise verbessert, wobei stets die ursprünglichen wissenschaftlichen Daten respektiert werden. Im Bild wird nichts hinzugefügt und nichts entfernt. Das Ziel besteht vor allem darin, ein schönes, optisch ansprechendes Bild zu schaffen.

Dieses Bild des Tarantelnebels ist letztendlich großartig!

Tarantelnebel

Bildbeschreibung:TarantelnebelDas James Webb-Weltraumteleskop der NASA (Public Domain).
Das Infrarotauge von JWST enthüllt Tausende entstehender Sterne wie nie zuvor. Im Tarantelnebel sehen wir eine Sternstube (30 Doradus) sowie lange Staubfilamente, die dem Nebel seinen Namen geben. Der Tarantelnebel befindet sich in der Galaxie der Großen Magellanschen Wolke, 160.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz von Infrarot in der Kosmologie entscheidende Informationen über kosmische Objekte liefert, die mit anderen Beobachtungsmethoden nicht leicht zugänglich wären. Dies eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis der Entstehung von Sternen, Exoplaneten, Galaxien und der Entwicklung des gesamten Universums.