如果一切按计划进行，英国时间12月22日下午12点20分，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)将搭乘一枚欧洲火箭从法属圭亚那的一个太空港升空。然后，它将在太空中进行为期30天、150万公里的航行，到达拉格朗日点——在拉格朗日点，地球和太阳的联合引力场处于平衡状态。从这个有利位置，望远镜将与地球同步绕太阳运行5到10年，对宇宙进行迄今为止最详细的近红外和中红外观测。这将为研究原始星系的核合成提供一个新的窗口，并允许对外层空间的化学成分进行复杂的研究。
自1990年发射以来，哈勃太空望远镜已经在电磁波谱的可见光和紫外线区域捕捉到了有史以来最详细的太空图像。它最重要的突破之一是洞察了星系的演化过程，这些星系从宇宙只有8亿岁时暗淡、不规则形状的物体成熟为更明亮、更规则的螺旋状和圆盘状星系，因为宇宙接近目前138亿年的年龄(哈勃的数据帮助确定了这个年龄)。然而，即使是更古老的星系发出的光，哈勃也看不见，因为宇宙的膨胀已经将其红移为红外线。
进入JWST。它于1996年首次构想，主要任务是通过捕捉红外辐射来研究第一批星系的形成和演化。“在宇宙微波背景辐射的时候是没有星系的，”解释说克劳斯Pontoppidan他是马里兰州空间望远镜科学研究所JWST的项目科学家。“我们认为，在第一批恒星和星系形成之前，大约需要2亿年的时间，为此你需要近红外到中红外。韦伯望远镜就是为了观察早期的形成而建造的——我们想探测第一次(星系形成)，因为我们实际上不知道那是什么时候发生的。”
理论模型预测，这些早期星系有非常高的恒星形成率，并包含在壮观的奇异超新星中坍塌的超大质量恒星。来自这些星系的紫外线和可见光发射(以红外线接收)可以补充引力波数据，以确定这些超新星是否为宇宙中的重元素提供了可行的来源。
化学演化
离地球更近的地方，该望远镜应该可以进行更多传统的红外光谱分析。天文学家说:“我认为韦伯望远镜将成为天体物理学的许多方面的非凡发现机器，包括天体化学，能够参与人类正在进行的这项实验是一种荣幸。任水他是该望远镜中红外光谱仪科学小组的成员。“这台望远镜非常灵敏，可以观测遥远的星系，并研究它们的分子成分，因此我们将能够观察到，例如，红移非常高的碳分子，并致力于追踪宇宙的整个化学演化。”
沃特斯自己的研究重点是系外行星和行星形成盘，他说:“我们越来越接近了解地球和太阳系的起源。”詹姆斯·韦伯肯定会通过观察围绕其他恒星运行的行星的大气层，试图弄清楚每种分子的含量，以及那里有什么样的云等，来帮助人们理解这一点。”
JWST将特别关注在非常紧密的轨道上围绕比太阳小得多、暗得多的恒星运行的类地行星。这颗行星将在恒星上投下更大的阴影，使其更容易被探测到，而这些较暗恒星的“宜居带”(水可以成为液体的区域)将更接近恒星。因此，这些行星可以让我们深入了解适合地球生命的条件的起源，以及地外生命的潜力。沃特斯说:“要扩大规模，比如探测类太阳恒星和类地行星，这超出了詹姆斯·韦伯的能力，所以我们认为下一代望远镜将是必要的。”
Els。彼得斯与此同时，加拿大西安大略大学的研究人员计划研究星际尘埃云中的大有机分子，如多环芳烃和富勒烯。她说:“这些分子存在于我们宇宙的很大一部分中。”“我们认为，在它们存在的区域，它们通过光电效应主导了气体的加热。它们还可以改变化学反应平衡的电荷平衡，所以仅仅是它们的存在就决定了其他过程可以发生或不可以发生。我们从这些分子中检测到的主要是振动发射，而JWST覆盖的区域正是我们看到所有这些物种发射的地方。”
Pontoppidan说，预测JWST的影响最严重的地方是不可能的。他说，无论我现在做什么预测，肯定都是错的。“当你在轨道上放置一个比我们以前拥有的好几个数量级的天文台时，预测它最终会推动什么领域是徒劳的——我们从哈勃望远镜中学到了这一点。他希望未来的太空望远镜将包含一个专用的分子光谱仪，这样研究人员不仅可以分离单个的谱线，还可以测量它们的运动学——这极大地帮助你模拟温度和存在多少分子。但韦伯可以在这方面走得很远，比以前做得更好。”
蒂姆·沃根，美国科普作家
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