最近几周，韦伯的团队分享了一种对早期宇宙进行理论建模的技术。周五，他们讨论了一项观察计划，以帮助回答其中一些问题。太空望远镜科学研究所韦伯任务办公室主任马西莫·斯蒂维利（Massimo Stiavelli）也描述了他计划对第一批恒星和星系进行的调查。
大爆炸之后，早期宇宙的化学成分是宇宙存在最初几分钟内发生的核过程的产物。这些过程称为“初级核合成”。该模型的预测之一是早期宇宙的化学成分主要是氢和氦。只有后来在恒星中形成的较重元素的痕迹。这些预测与观察相符，实际上是支持热大爆炸模型的关键证据之一。
第一批恒星是由具有这种原始成分的材料形成的。找到这些恒星，通常被称为“第一颗恒星”或“第三族恒星”，是对我们的宇宙学模型的重要验证，而且它在詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测范围内。韦伯可能无法探测到宇宙诞生之初的单个恒星，但它可以探测到一些包含这些恒星的最早的星系。
确认我们是否找到第一颗恒星的一种方法是准确测量非常遥远的星系的金属丰度。天文学术语“金属丰度”是对比氢和氦重的物质数量的度量，因此金属丰度较低的星系表明它是由这些“第一颗恒星”组成的。迄今为止发现的最遥远的星系之一，称为MACS1149-JD1，已被证实处于红移9.1 处，并在宇宙只有6 亿岁的时候发出我们所看到的光。从那时起，来自这个遥远星系的光就一直在传播，直到现在才到达我们这里。
在韦伯科学学院的第一年，我有一个观测计划来研究这个星系并确定它的金属丰度。我将通过尝试测量氧离子发射的两条谱线的强度比来做到这一点，这些谱线最初在紫蓝色和青色的可见光中发射（其余帧波长为4363 埃和5007 埃）。由于宇宙红移，现在可以在韦伯可见的红外波长处检测到这些线。使用同一离子的两条线的比率将可以精确测量该星系气体的温度，并通过相对简单的理论模型，对其金属丰度进行有力的测量。
挑战在于，其中一条线通常非常弱。然而，这条线在金属丰度较低时往往会变得更强。因此，如果我们未能在MACS1149-JD1 中检测到这条线并测量其金属丰度，这很可能意味着它富含了较重元素，我们需要进一步努力找到它。无论是使用我的数据还是未来的计划，我完全希望在韦伯的运行寿命期间找到金属丰度足够低的天体，从而掌握了解第一代恒星的关键。
