Na podstawie zdjęć z Hubble (to te widoczne po lewej stronie) zespół poszukiwał słabych galaktyk, które są widoczne w podczerwieni, ale których widma nagle odcinają się na krytycznej długości fali, znanej jako pęknięcie Lymana. Następnie instrument NIRSpec Webba dostarczył precyzyjnych pomiarów przesunięcia ku czerwieni każdej galaktyki (te widoczne po stronie prawej). Cztery z badanych galaktyk są szczególnie wyjątkowe, ponieważ ujawniono, że znajdowały się w bezprecedensowo wczesnej epoce. Galaktyki te pochodzą z okresu mniej niż 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu, kiedy Wszechświat miał zaledwie 2% obecnego wieku.

Wcześniejsze dane z Hubble’a dostarczyły nam kandydatów na takie młode galaktyki. Teraz cele te zostały potwierdzone przez obserwacje spektroskopowe ujawniając charakterystyczne wzory światła pochodzącego z tych niezwykle odległych i słabo świecących galaktyk.

Kluczowe było udowodnienie, że te galaktyki rzeczywiście znajdują się w bardzo wczesnym Wszechświecie. Czasami zdarza się, że bliższe galaktyki dobrze udają bardzo odległe galaktyki . Widząc widmo zgodne z naszymi oczekiwaniami, mogliśmy potwierdzić, że te galaktyki znajdują się na prawdziwej krawędzi naszego pola widzenia, niektóre są nawet dalej niż mógł to zobaczyć Kosmiczny Teleskop Hubble’a. To niezwykle ekscytujące osiągnięcie dla misji JWST. – powiedziała astronom i współautorka opracowania Emma Curtis-Lake z University of Hertfordshire w Wielkiej Brytanii.

Obserwacje były wynikiem współpracy naukowców, którzy kierowali rozwojem dwóch instrumentów na pokładzie Webba, kamery bliskiej podczerwieni (NIRCam) i spektrografu bliskiej podczerwieni (NIRSpec).

Badanie najsłabszych i najwcześniejszych galaktyk było główną motywacją stojącą za koncepcjami obu tych instrumentów. Jeszcze w 2015 roku zaproponowano założenie JWST Advanced Deep Extragalactic Survey w skrócie JADES. To ambitny program, któremu przydzielono nieco ponad miesiąc czasu pracy teleskopu rozłożonego na dwa lata i ma on zapewnić nam widok wczesnego Wszechświata niespotykany zarówno pod względem głębi, jak i szczegółowości. JADES to międzynarodowa współpraca ponad osiemdziesięciu astronomów z dziesięciu krajów.

Przedstawione wyniki badań są zwieńczeniem tego, dlaczego zespoły NIRCam i NIRSpec połączyły się, aby zrealizować ten program obserwacyjny — powiedziała współautorka Marcia Rieke, główna badaczka NIRCam z University of Arizona w Tucson.

Pierwsza runda obserwacji JADES koncentrowała się na obszarze Ultragłębokiego Pola Hubble’a i wokół niego. Od ponad 20 lat ten mały skrawek nieba jest celem niemal wszystkich dużych teleskopów. Teraz Webb dodaje do tego swój unikalny widok, zapewniając najostrzejsze obrazy, jakie dotychczas uzyskano.

Program JADES rozpoczął się od NIRCam, który wykorzystał ponad 10 dni czasu misji na obserwację pola w dziewięciu różnych zakresach podczerwieni. Uzyskany w ten sposób obszar jest 15 razy większy niż najgłębsze zdjęcia w podczerwieni wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, poza tym sięga jeszcze głębiej i pokazuje ostrzejszy obraz na tych długościach fal.  Znajduje się tam prawie 100 000 galaktyk, z których każda uchwycona została w jakimś momencie swojej historii, miliardy lat temu.

Na podstawie tych zdjęć galaktyki we wczesnym Wszechświecie można odróżnić dzięki ich kolorom na wielu długościach fal. Długość fali światła jest rozciągana wraz z rozszerzaniem się Wszechświata, a światło z tych najmłodszych galaktyk zostało rozciągnięte nawet 14-krotnie. Astronomowie szukają słabych galaktyk, które są widoczne w podczerwieni, ale których światło nagle zanika przy krytycznej długości fali. Zespół JADES przeszukał obrazy z Webba w poszukiwaniu właśnie takich wyróżniających się przypadków.

 

Następnie użyty został instrument NIRSpec przez jeden okres obserwacji obejmujący trzy dni, w sumie 28 godzin zbierania danych. Zespół zebrał światło z 250 słabych galaktyk, umożliwiając astronomom badanie wzorców odciskanych na widmie przez atomy w każdej galaktyce. Dało to precyzyjny pomiar przesunięcia ku czerwieni każdej galaktyki i ujawniło właściwości gazu i gwiazd w tych galaktykach.

Są to zdecydowanie najsłabsze widma w podczerwieni, jakie kiedykolwiek wykonano. Ujawniają to, co mieliśmy nadzieję zobaczyć: precyzyjny pomiar długości fali odcięcia światła z powodu rozpraszania międzygalaktycznego wodoru. — powiedział astronom i współautor Stefano Carniani z Scuola Normale Superiore we Włoszech

Cztery z badanych galaktyk są szczególnie wyjątkowe, ponieważ okazało się, że znajdowały się w bezprecedensowo wczesnej epoce. Wyniki dostarczyły spektroskopowego potwierdzenia, że ​​te cztery galaktyki mają przesunięcie ku czerwieni powyżej 10, w tym dwie przesunięcie ku czerwieni róne13. Odpowiada to czasowi, w którym Wszechświat miał około 330 milionów lat, wyznaczając tym nową granicę w poszukiwaniu odległych galaktyk. A wszystko to dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba.