在最近幾周，韋伯團隊分享了一種對早期宇宙進行理論建模的技術。周五，他們討論了一個觀測計劃，以幫助回答其中的一些問題。太空望遠鏡科學研究所韋伯任務辦公室負責人Massimo Stiavelli也講述了他計劃對第一批恒星和星系進行的調查。

在大爆炸之后，早期宇宙的化學成分是宇宙存在最初幾分鐘內發生的核過程的產物。這些過程被稱為“原初核合成”。這個模型的預測之一是，早期宇宙的化學成分主要是氫和氦。只有較重元素的痕跡，這些元素后來在恒星中形成。這些預測與觀測結果相符，實際上是支持熱大爆炸模型的關鍵證據之一。

最早的恒星是由具有這種原始成分的材料形成的。找到這些恒星，通常被稱為“First Stars”或“Population III stars”，是對我們的宇宙學模型的一個重要驗證，而且它是在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的范圍之內。韋伯可能無法探測到宇宙之初的單個恒星，但它可以探測到一些包含這些恒星的第一批星系。

確認我們是否找到第一批恒星的一個方法是精確測量非常遙遠的星系的金屬性。天文術語“金屬性”是對比氫和氦更重的物質數量的測量--因此，一個低金屬性的星系將表明它是由這些“首批恒星”組成的。迄今為止發現的最遙遠的星系之一，被稱為MACS1149-JD1，被證實處于紅移9.1，并在宇宙只有6億年歷史時發出了我們看到的光。來自這個遙遠的星系的光從那時起就一直在旅行，現在剛剛到達我們這里。

在韋伯科學的第一年，我有一個觀測計劃來研究這個星系并確定其金屬性。我將通過嘗試測量氧離子發出的兩條光譜線的強度比例來實現這一目標，這兩條光譜線最初是在紫藍色和藍綠色的可見光下發出的（靜止框架波長為4363埃和5007埃）。由于宇宙學上的紅移，這些線條現在可以在韋伯能看到的紅外波長下被探測到。使用同一離子的兩條線的比率可以對這個星系的氣體溫度進行精確的測量，通過相對簡單的理論建模，將對其金屬性進行有力的測量。

挑戰在于，這些線條中的一條通常是非常弱的。然而，這條線在較低的金屬度下往往會變強。因此，如果我們未能探測到MACS1149-JD1的這條線并測量其金屬性，這很可能意味著它已經被較重的元素富集了，我們需要進一步努力尋找。無論是使用我的數據還是使用未來的計劃，我完全期望在韋伯的運行壽命中，能夠找到金屬性足夠低的天體，以掌握了解第一代恒星的關鍵。