De första fantastiska bilderna från rymdteleskopet James Webb avslöjades denna vecka, men dess resa med kosmisk upptäckt har bara börjat. Här är en titt på två tidiga projekt som kommer att dra nytta av det kretsande observatoriets kraftfulla instrument.
– Den första stjärnor och galaxer –
Ett av teleskopets stora löften är dess förmåga att studera den tidigaste fasen av kosmisk historia, strax efter Big Bang för 13,8 miljarder år sedan.
De mer avlägsna föremålen kommer från ossju längre tid det tar för deras ljus att nå oss, och så att blicka tillbaka in i det avlägsna universum är att se tillbaka i det djupa förflutna.
“Vi kommer att titta tillbaka till den tidigaste tiden för att se de första galaxerna som bildades i universums historia,” förklarade Rymdteleskop Science Institute-astronomen Dan Coe, WHO specialiserat sig på det tidiga universum.
Astronomer har hittills gått tillbaka 97 procent av vägen tillbaka till Big Bang, men “vi ser bara dessa små röda fläckar när vi tittar på dessa galaxer som är så långt borta.”
“Med Webb kommer vi äntligen att kunna se inuti dessa galaxer och se vad de är gjorda av.”
Medan dagens galaxer är formade som spiraler eller elliptiska, var de tidigaste byggstenarna “klumpiga och oregelbundna”, och Webb borde avslöja äldre rödare stjärnor i dem, mer som vår Solsom var osynliga för Hubble rymdteleskop.
Coe har två Webb-projekt på gång – att observera en av de mest avlägsna galaxer som är kända, MACS0647-JD, som han hittade 2013, och Earendel, den mest avlägsna stjärnan som någonsin upptäckts, som hittades i mars i år.
Medan allmänheten har lockats av Webbs fantastiska bilder, som är tagna i infrarött eftersom ljus från fjärran kosmos har sträckt sig in i dessa våglängder när universum expanderade, är forskare lika angelägna om spektroskopi.
Att analysera ljusspektrumet för ett objekt avslöjar dess egenskaper, inklusive temperatur, massa och kemisk sammansättning – effektivt kriminalteknisk vetenskap för astronomi.
Vetenskapen vet ännu inte hur de tidigaste stjärnorna, som troligen började bildas 100 miljoner år efter Big Bang, kommer att se ut.
“Vi kan se saker som är väldigt olika”, sa Coe – så kallade “Population III”-stjärnor som teoretiserats ha varit mycket mer massiva än vår egen sol, och “orörda”, vilket betyder att de enbart bestod av väte och helium.
Dessa exploderade så småningom i supernovor och bidrog till den kosmiska kemiska anrikningen som skapade stjärnorna och planeterna vi ser idag.
Vissa är tveksamma till att dessa orörda Population III-stjärnor någonsin kommer att hittas – men det kommer inte att hindra det astronomiska samfundet från att försöka.
– Någon där ute? –
Astronomer vann tid på Webb baserat på en konkurrenskraftig urvalsprocess, öppen för alla oavsett hur avancerade de är i sina karriärer.
Olivia Lim, doktorand vid University of Montreal, är bara 25 år gammal. “Jag föddes inte ens när människor började prata om detta teleskop“, sa hon till AFP.
Hennes mål: att observera stenplaneterna i ungefär jordens storlek som kretsar runt en stjärna som heter Trappist-1. De är så nära varandra att man från ytan av den ena kunde se de andra framträda tydligt på himlen.
“Trappist-1-systemet är unikt”, förklarar Lim. “Nästan alla förhållanden där är gynnsamma för sökandet efter liv utanför vårt solsystem. “
Dessutom är tre av Trappist-1:s sju planeter i Goldilocks “beboelig zon”, varken för nära eller för långt från deras stjärna, vilket tillåter rätt temperaturer för flytande vatten att existera på deras yta.
Systemet är “bara” 39 ljusår bort – och vi kan se planeterna passera framför sin stjärna.
Detta gör det möjligt att observera minskningen i ljusstyrka som korsar stjärna producerar och använder spektroskopi för att härleda planetära egenskaper.
Det är ännu inte känt om dessa planeter har en atmosfär, men det är vad Lim letar efter att ta reda på. Om så är fallet kommer ljuset som passerar genom dessa atmosfärer att “filtreras” genom molekylerna det innehåller, vilket lämnar signaturer för Webb.
Jackpotten för henne skulle vara att upptäcka närvaron av vattenånga, koldioxid och ozon.
Trappist-1 är ett så främsta mål att flera andra forskarteam också har fått tid att observera dem.
Att hitta spår av liv där, om de finns, kommer fortfarande att ta tid, enligt Lim. Men “allt vi gör i år är verkligen viktiga steg för att nå det slutmålet.”
