THEMA:

badhofer schrieb:

Um wieviel-fach vergrößert eigentlich James Webb?

Das habe ich mich auch immer gefragt.

Die effektive Brennweite ist f=131,40 m
NIRCam hat eine Winkelauflösung von 0,034″ bzw. 0,068″ da es zwei Wellenbereiche abdeckt.
MIRI hat eine Winkelauflösung von 0,19″

Der absolute Vergrößerungsfaktor V ergibt sich aus Bildweite B und Entfernung G oder Bildgröße b und Gegenstandsgröße g.
V = B/G = b/g EDIT: man nennt dies bei einer Mattscheibe die Vergrößerung
aber die Daten dazu kenne ich nicht.

Es gilt ansonsten die Gleichung

1/f = 1/B+1/G

B = (f*G) / (G-f)
V = B/G = f/ (G-f) = 1/(G/f-1) ≈ f/G
für G = 13 Mrd ly ergibt sich dann V=1e-24 ... natürlich ist das Bild kleiner als das Original...
Aber gegenüber einem Auge mit f=2 cm ist die Vergrößerung eben um einen Faktor f/f' = 131,40/0,02 = 6570 mal größer.

Der Sehwinkel des Auges ist beim Lesen 2' und in die Ferne ca 1' (Visus 1)
60"/6570 = 0.0091"
das wäre allerdings um einen Faktor 4-20 besser als die angegebene Winkelauflösung. Mit anderen Worten sind die Rezeptoren im Auge dichter gepackt als die Sensoren der Technik.

Die realistische relative Vergrößerung ist also EDIT: man nennt dies bei optischen Instrumenten die Vergrößerung
Vmiri = 60"/0,19″ = 300
Vnircam → 1500

Rainer schrieb:

Die realistische relative Vergrößerung ist also = 300

Das heißt also, wenn ich James Webb neben mir habe und es auf den Mond richte,
dann sehe ich damit den Mond 300 x größer, als ich ihn mit freiem Auge sehe.
Ist das so richtig?

badhofer schrieb:

Das heißt also, wenn ich James Webb neben mir habe und es auf den Mond richte,
dann sehe ich damit den Mond 300 x größer, als ich ihn mit freiem Auge sehe.
Ist das so richtig?

Die Teleskope können auch durch lange Beobachtung sehr schwaches Licht erfassen, was für die Augen unmöglich wäre. Das ist ein Beispiel, dass ein technisches Gerät besser funktionieren kann als ein natürliches Organ.

Jamali schrieb:

Die Teleskope können auch durch lange Beobachtung sehr schwaches Licht erfassen, was für die Augen unmöglich wäre. Das ist ein Beispiel, dass ein technisches Gerät besser funktionieren kann als ein natürliches Organ.

Ja, natürlich. Eine lange Beobachtung verändert jedoch nicht die Vergrößerung.

Richtig, zumindest habe ich dies so berechnet und es ercheint auch plausibel, wenngleich der Faktor gering erscheint. Allerdings ist dies ja der lineare Faktor, also für die Fläche ergibt sich 90000. Und es ist ja nur MIRI, für NIRCam ist es das 10-fache.

Das Hubble Space Telescope, HST, erreicht 0,05".

Der Witz bei JWST liegt am Frequenzbereich im IR, weil damit durch die Wolken hindurchgeblickt werden kann.

badhofer schrieb:

Jamali schrieb:

Die Teleskope können auch durch lange Beobachtung sehr schwaches Licht erfassen, was für die Augen unmöglich wäre. Das ist ein Beispiel, dass ein technisches Gerät besser funktionieren kann als ein natürliches Organ.

Ja, natürlich. Eine lange Beobachtung verändert jedoch nicht die Vergrößerung.

Die Lichtmenge ist dennoch der entscheidende Faktor. Man muss durch eine große Fläche, eine lange Belichtungszeit, oder beides, möglichst viel Licht einfangen.

Arrakai schrieb:

Die Lichtmenge ist dennoch der entscheidende Faktor.

Das kann man so nicht sagen, weil die Belichtungszeit bei diesen statischen Objekten und präziser Nachführung bzw absolut perfekter Überlagerung von Einzelbildern keine Rolle mehr spielt.

Ausschlaggebend bleibt die Winkelauflösung und eben auch der Frequenzbereich.

Die Winkelauflösung wird sich wohl auch aus der präzisen Fokussierung ergeben, die wieder durch höhere Lichtmenge besser kalibriert werden kann.

Nachtrag: Die Airy-Scheibchen ergeben sich aus dem Durchmesser des Objektivs, siehe weiter unten

Rainer schrieb:

Richtig, zumindest habe ich dies so berechnet und es ercheint auch plausibel, wenngleich der Faktor gering erscheint. Allerdings ist dies ja der lineare Faktor, also für die Fläche ergibt sich 90000. Und es ist ja nur MIRI, für NIRCam ist es das 10-fache.

Was heißt das nun? Wenn ich James Webb neben mir habe und auf den Mond richte, sehe ich dann den Mond 300 x größer, oder 90.000 x größer?
.

Das Hubble Space Telescope, HST, erreicht 0,05".

Habe ich Hubble neben mir auf den Mond gerichtet, wieviel fach sehe ich dann den Mond vergrößert?

badhofer schrieb:

Rainer schrieb:

Richtig, zumindest habe ich dies so berechnet und es ercheint auch plausibel, wenngleich der Faktor gering erscheint. Allerdings ist dies ja der lineare Faktor, also für die Fläche ergibt sich 90000. Und es ist ja nur MIRI, für NIRCam ist es das 10-fache.

Was heißt das nun? Wenn ich James Webb neben mir habe und auf den Mond richte, sehe ich dann den Mond 300 x größer, oder 90.000 x größer?
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Das Hubble Space Telescope, HST, erreicht 0,05".

Habe ich Hubble neben mir auf den Mond gerichtet, wieviel fach sehe ich dann den Mond vergrößert?

Hubble ist insoweit genausogut wie JWST oder gar besser, siehe oben. Hubble ist beim sichtbaren Licht so gut, JWST hingegen im IR-Bereich.

Die Flächen vergrößern sich natürlich mit r², das ist bei der Mondfläche der optische Eindruck, Entfernungen zwischen Pünktchen hingegen nur linear.

Die Grenze der Winkelauflösung ergibt sich aus der Wellenläng λ und dem Durchmesser Ø des Objektivs. (Airy-Scheibchen), beim Mikroskop ergibt sich daraus eine maximal mögliche 1000-fache Vergrößerung.

sin.θ = 1,22λ/Ø

Man sieht, dass die maximale Winkelauflösung mit größerer Wellenlänge sinkt, weil der scharfe Sichtwinkel größer wird.

wiki:
Das JWST untersucht Wellenlängen von 0,6 bis 28 µm, das heißt vom roten Teil des sichtbaren Lichts (dieses reicht insgesamt von 0,38 bis 0,78 µm) bis in das mittlere Infrarot (dieses reicht insgesamt von 0,78 bis 1000 µm)

Ø.min = 1,22λ/sin.θ = 1,22*28μm/sin.0,034″ = 3,6 m

wiki: Der Hauptspiegel hat 6,5 Meter Durchmesser

EDIT: falscher Wert eingesetzt

Rainer schrieb:

Man sieht, dass die maximale Winkelauflösung mit größerer Wellenlänge sinkt, weil der scharfe Sichtwinkel größer wird.

Nehmen wir mal einen durchschnittlichen Bereich und eine durchschnittlichen Wellenlänge an. So wie es bei den ersten Bildern von James Webb war. Um wievielfach vergrößert erscheint dann das Bild? Aber, nehmen wir ein konkretes, wenn auch ein unmögliches, Beispiel an:

Ich stehe auf der Erde und schaue mit beiden Augen auf den Mond. Vor das linke Auge halte ich mir ein Fernrohr, das 20-fach vergrößert. Das linke Auge sieht nun den Mond 20 x größer, als das rechte Auge den Mond sieht. Und jetzt halt ich mir vor das linke Auge James Webb oder auch Hubble. Wie ist das dann? Lediglich bezogen auf die Vergrößerung?
.

Moin

hier die neusten Aufnahmen:
www.nasa.gov/webbfirstimages

eines davon

Stephans Quintett, eine visuelle Gruppierung von fünf Galaxien, ist am besten dafür bekannt, dass es in dem Weihnachtsklassiker „It's a Wonderful Life“ eine prominente Rolle spielt. Heute zeigt das James Webb Space Telescope der NASA Stephans Quintett in einem neuen Licht. Dieses riesige Mosaik ist das bisher größte Bild von Webb und bedeckt etwa ein Fünftel des Monddurchmessers. Es enthält über 150 Millionen Pixel und besteht aus fast 1.000 separaten Bilddateien. Die Informationen von Webb liefern neue Erkenntnisse darüber, wie galaktische Wechselwirkungen die Galaxienentwicklung im frühen Universum vorangetrieben haben könnten.

Mit seiner leistungsstarken Infrarotsicht und extrem hohen räumlichen Auflösung zeigt Webb nie zuvor gesehene Details in dieser Galaxiengruppe. Funkelnde Ansammlungen von Millionen junger Sterne und Starburst-Regionen frischer Sterngeburten zieren das Bild. Aus mehreren Galaxien werden aufgrund von Gravitationswechselwirkungen weitläufige Schweife aus Gas, Staub und Sternen gezogen. Am dramatischsten fängt Webb riesige Schockwellen ein, als eine der Galaxien, NGC 7318B, durch den Haufen bricht.

badhofer schrieb:

Und jetzt halt ich mir vor das linke Auge James Webb oder auch Hubble. Wie ist das dann?

Soweit ich es verstanden habe, ist das HST in seinem Wellenbereich schärfer als das JWST, aber der Witz ist eben der andere Wellenbereich.

Wie ich gerade gesehen habe, berechnet man die Vergrößerung insoweit aus dem Sehwinkel ε, der sich nach der Vergrößerung im Beobachtungsabstand 25 cm vom Bild ergibt....wenn ich nicht irre, dann ist dies das Gleiche wie der reziproke Wert der Winkelauflösung θ (mit ε°=θ°=1' des Auges).

V = tan.ε/tan.ε° = tan.θ°/tan.θ ≈ θ°/θ
also praktisch wie oben berechnet.

Rainer schrieb:

badhofer schrieb:

Und jetzt halt ich mir vor das linke Auge James Webb oder auch Hubble. Wie ist das dann?

Soweit ich es verstanden habe, ist das HST in seinem Wellenbereich schärfer als das JWST, aber der Witz ist eben der andere Wellenbereich.

Wie ich gerade gesehen habe, berechnet man die Vergrößerung insoweit aus dem Sehwinkel ε, der sich nach der Vergrößerung im Beobachtungsabstand 25 cm vom Bild ergibt....wenn ich nicht irre, dann ist dies das Gleiche wie der reziproke Wert der Winkelauflösung θ (mit ε°=θ°=1' des Auges).

V = tan.ε/tan.ε° = tan.θ°/tan.θ ≈ θ°/θ
also praktisch wie oben berechnet.

Und das heißt jetzt was auf Deutsch? Die Frage ist doch ganz einfach gestellt. "Um wie viel vergrößert James Webb bzw Hubble?
Als Laie kann ich mit dem nichts anfangen, was du da alles schreibst.

Wenn dich ein mathematischer Laie fragt, was bei einer Turmrechnung herauskommt, die mit 42 beginnt, dann ist die Antwort: "42"
Alles darüber hinaus würde den Laien nur verwirren. Wenn du schreibst, dass man addieren, subtrahieren, multiplizieren, dividieren, wurzelziehen und dann den Nippel der Wurzel durch die Lasche ziehen muss, aber nicht dazu schreibst, dass 42 herauskommt, dann wird das dem Laien nichts helfen. Und in Bezug auf Kosmologie bin ich ein Laie.
.

Hier gibt es zwei Vergleiche von Licht und IR alles mit dem HST, hier soll das JWST im IR-Bereich Verbesserungen bringen



Die Schärfe im IR ist schlechter, doch die Klarheit ist besser, (sofern man sich nicht gerade für den Staub interessiert), es ist eben ein anderes Spektrum mit anderen Informationen.
www.jwst.nasa.gov/content/about/comparisonWebbVsHubble.html

badhofer schrieb:

Wenn ich James Webb neben mir habe und auf den Mond richte, sehe ich dann den Mond 300 x größer, oder 90.000 x größer? [...] Die Frage ist doch ganz einfach gestellt.

Die Antwort ist auch ganz einfach:

Rainer schrieb:

Die Flächen vergrößern sich natürlich mit r², das ist bei der Mondfläche der optische Eindruck, Entfernungen zwischen Pünktchen hingegen nur linear.

badhofer schrieb:

Und das heißt jetzt was auf Deutsch?

Das heißt nicht 300 mal größer oder 90.000 mal größer, sondern sowohl als auch. Denn r = 300 mal größerer Abstand zwischen zwei Punkten bedeutet r² = r∙r = 300∙300 = 90.000 mal größere Fläche. Um das zu verstehen muss man doch kein Astronom sein. Das schaffe sogar ich. Oder ist dir die weltberühmte Formel r² = r∙r nicht bekannt?

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das heißt nicht 300 mal größer oder 90.000 mal größer, sondern sowohl als auch. Denn r = §00 mal größerer Abstand zwischen zwei Punkten bedeutet r² = 300x3000 = 90.000 mal größere Fläche. Um das zu verstehen muss man doch kein Astronom sein.

Das bedeutet also, der Radius ist 300 x größer und die Fläche ist aufgrund von r2 um 90.000 x größer. Also die Antwort lautet: Wenn ich mit beiden Augen den Mond betrachte, mir aber vor das linke Auge James Webb vorhalte, dann sieht das linke Auge den Mond um das 300-fache größer als das rechte Auge, was den Durchmesser betrifft. Unabhängig davon, dass natürlich das Licht von verschiedenen Distanzen mit einer verschiedenen Wellenlänge ankommt und sich dadurch die Werte verschieben. Ist das so richtig?

Und wie ist das mit dem Hubble-Teleskop?
.

NIRCam ist der interessante Teil von JWST und da haben wir V=1500 gegenüber V=1200 beim HST, aber eben noch dazu im IR-Bereich, der einen Blick in die weitere Vergangnenheit ermöglicht, weil man besser durch die Staubwolken blicken kann, wie mit Nebelscheinwerfer bei Nebel. Auch die Rotverschiebung geht in diese Richtung.

Der Radius des Spiegels ist 2,7 mal so groß, das ist der effektive Unterschied, er wird vor allem bei der Wahl der Wellenlänge genutzt. Die Lichtstärke (Fläche) wächst dabei um den Faktor 6,25. Aber dies hat keine besondere eigene Bedeutung, das ist natürlich auch sehr günstig und reduziert die Belichtungsdauer.

badhofer schrieb:

Idann sieht das linke Auge den Mond um das 300-fache größer als das rechte Auge, was den Durchmesser betrifft. Ist das so richtig?

Im Prinzip ja, aber nicht wirklich. Für die kl. Rechnung 300∙300=90.0000 ist es zwar hilfreich das Gehirn einzuschalten, aber bei der Ansicht mit bloßem Auge müsste man es abschalten können. Die Größe des Mondes ist nämlich mit bloßem Auge gesehen relativ bzw. subjektiv: Am Horizont erscheint er viel größer als hoch oben am Himmel. Das gilt aber nicht für's Teleskop, denn das hat kein Gehirn, das ihm falsche Größen vorgaukeln könnte.

In einem NASA-Video hieß es übrigens, dass man mit dem Hubble-Teleskop bis 500.000 Jahre nach dem Urknall zurück schauen kann, mit dem James-Webb-Teleskop bis 200.000 Jahre nach dem Urknall. Sooo groß scheint der Unterschied dann auch wieder nicht zu sein...

Steinzeit-Astronom schrieb:

Sooo groß scheint der Unterschied dann auch wieder nicht zu sein...

Naja da kommt man an den kitzligen Bereich heran. Hier ist für das HST nur von 1 Mrd Jahre die Rede, dann sind 300 Mio Jahre schon ein Faktor 3 bzw 1/3. Und wenn der Grenzbereich zur Dunklen Zeit wirklich erreicht wird, dann kann man gar keinen Faktor → ∞ mehr angeben.

Rainer schrieb:

Arrakai schrieb:

Die Lichtmenge ist dennoch der entscheidende Faktor.

Das kann man so nicht sagen, weil die Belichtungszeit bei diesen statischen Objekten und präziser Nachführung bzw absolut perfekter Überlagerung von Einzelbildern keine Rolle mehr spielt.

Das stimmt nicht oder willst du sagen dass die Aufnahmen nach einer Sekunde fertig waren? Das ist doch vollkommener Unsinn. Es kommt immer darauf an, wie viel Licht eingesammelt werden kann, auf welche Art auch immer.

Arrakai schrieb:

auf welche Art auch immer.

Genau das meine ich damit, die Lichtstärke der Optik verliert ihre große Bedeutung, während man im normalen Leben auf kurze Belichtungszeiten angewiesen ist, ebenso bei einem rein optischen Teleskop oder Feldstecher (Beobachtung in real time).

Rainer schrieb:

Arrakai schrieb:

auf welche Art auch immer.

Genau das meine ich damit, die Lichtstärke der Optik verliert ihre große Bedeutung, während man im normalen Leben auf kurze Belichtungszeiten angewiesen ist, ebenso bei einem rein optischen Teleskop oder Feldstecher (Beobachtung in real time).

Ich habe auch in meinem ursprünglichen Post nichts von der Lichtstärke der Optik geschrieben sondern nur davon, dass genügend Licht eingesammelt werden muss. Also auf was willst du nochmal hinaus?

Steinzeit-Astronom schrieb:

In einem NASA-Video hieß es übrigens, dass man mit dem Hubble-Teleskop bis 500.000 Jahre nach dem Urknall zurück schauen kann, mit dem James-Webb-Teleskop bis 200.000 Jahre nach dem Urknall. Sooo groß scheint der Unterschied dann auch wieder nicht zu sein...

Mit keinem optischen Teleskop wird man jemals weiter zurück sehen können bis zur Entkopplung der Hintergrundstrahlung. Je näher wir an diese heransehen können, desto mehr interessante Informationen können wir über erste Galaxienbildung etc. erfahren.

PS: Da die Entkopplung der Hintergrundstrahlung etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall war, bin ich neugierig, was jemand 200.000 Jahre nach dem Urknall sehen können will.

ClausS schrieb:

PS: Da die Entkopplung der Hintergrundstrahlung etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall war, bin ich neugierig, was jemand 200.000 Jahre nach dem Urknall sehen können will.

Vielleicht waren es auch 300.000 Jahre, da bin ich mir jetzt nicht mehr so sicher. Mal sehen, ob ich das Video noch finde... nicht gefunden, aber hier heißt es 13,5 Milliarden Jahre zurück . Wann soll der Urknall gewesen sein? Vor 13,8 Milliarden Jahren oder 13,7?

Im Radio nannte ein Wissenschaftler heute auch bis ca. 300.000 n.d.U. Irgendwie schwanken die Angaben zu dem Projekt ziemlich. Erst hieß es mehrfach, die Entwicklung des Teleskops habe 20 Jahre gedauert, an anderer Stelle dann 30 Jahre. Das ist ja nun nicht das gleiche...

Steinzeit-Astronom schrieb:

Vielleicht waren es auch 300.000 Jahre

373000 Jahre ist diese Jahreszahl der Rekombination = Entkopplung = CMB

Aber momentan geht es um 300000000 Jahre, die man für den Beginn der Sternentstehung (Fusionsreaktion) annimmt.

Ja, da fehlten jedenfalls einige Nullen:

Steinzeit-Astronom schrieb:

In einem NASA-Video hieß es übrigens, dass man mit dem Hubble-Teleskop bis 500.000.000 Jahre nach dem Urknall zurück schauen kann, mit dem James-Webb-Teleskop bis 200.000.000 Jahre nach dem Urknall. Sooo groß scheint der Unterschied dann auch wieder nicht zu sein...

Arrakai schrieb:

in meinem ursprünglichen Post nichts von der Lichtstärke der Optik

Mag sein, doch seit badhofers Frage ging es ja um die Optik.

Rainer schrieb:

Ja, da fehlten jedenfalls einige Nullen

Oh
Aber Nullen sind eh stark überbewertet
Die sitzen meist nur störend auf Chefsesseln rum .

Moin...

100.000.000 J nach dem BB, dort solls hingehen.


NG

Z.

Um wie viel Grad kann sich das Teleskop in die verschiedenen Richtungen wenden? Aufgrund dessen, dass der Sonnenschirm immer das gesamte Teleskop von der Sonne abschirmen muss, ist das begrenzt, nehme ich mal an. Das bedeutet, der Kegel ist beschränkt und die Ausrichtung des Kegels von der Sonne vorgegeben. Das heißt, das Teleskop kann nicht das ganz Universum kreuz und quer beobachten. Oder ist das nicht so?