来自太空的光总是带有延迟到达我们这里。例如，来自我们最近的恒星系统半人马座的光需要四年才能到达地球，所以当我们看向半人马座时，我们看到的是它四年前的样子。
詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 将把这个概念推向极致，研究那些距离我们如此遥远的天体，以至于望远镜实际上将能回溯 135 亿年前——接近宇宙的开端。
早期光
宇宙大爆炸发生在 138 亿年前。大爆炸后一秒，宇宙由辐射、氢、氦和高能粒子组成，温度高达 180 亿华氏度。大约 40 万年后，温度降至 5,500 华氏度，宇宙呈现出暗红色光芒。随着宇宙继续膨胀和冷却，这种光芒消失了，宇宙变得完全黑暗，这就是所谓的黑暗时代。
大爆炸产生的粒子在引力作用下聚集在一起，形成了第一个原子。这些原子又聚集在一起形成团块，最终形成了恒星。当第一批恒星形成时，它们也开始发出第一束光，JWST 就是为此而建造的。
哈勃望远镜在一定程度上也能回溯时光，但不如 JWST 那么远。哈勃望远镜已经在地球轨道运行了 30 多年，为我们提供了令人惊叹的宇宙图像和重要的科学成果，但它的镜面直径只有 8 英尺，这限制了它观测最遥远天体的能力。更重要的是，由于宇宙膨胀，来自最遥远天体的光会被拉伸成红外波长，而哈勃望远镜对此的探测能力不强。
相比之下，JWST 的镜面直径大得多，为 21 英尺，并且能够收集红外辐射。除了观测遥远天体外，收集红外辐射还有其他好处。刚形成的恒星和行星被尘埃包裹，这些尘埃会吸收可见光；然而，红外辐射可以穿透这些尘埃。因此，JWST 可以看到比哈勃望远镜更远、更暗淡的天体。
回到最初
为了进行如此深入的星空观测，JWST 必须长时间地注视宇宙的一个区域，以便收集尽可能多的来自天文学家想要观测的遥远天体的光。“我们试图拼凑出第一批星系是如何出现，以及它们是如何演变成我们今天看到的、我们今天生活的星系的，”加州大学戴维斯分校的天文学家 Marusa Bradac 在接受 NPR 采访时说。“如果你一开始就没有搞清楚，那么就很难弄清楚整个演化过程了。”
与哈勃不同，JWST 将能够直接观测到 恒星形成区，那里是恒星及其行星系统的诞生之地。这些观测将回答关于尘埃和气体云如何坍缩形成恒星以及行星系统如何围绕它们形成的问题。
JWST 的另一个目标是试图了解元素的形成。大爆炸后，极高的温度和密度产生了最简单的元素，主要是氦和氢。我们知道，所有其他元素——碳、金、硅等等——都是在恒星内部的核反应以及我们称之为超新星的巨大恒星爆发中产生的，这些爆发将元素散布到银河系中。但我们并不完全了解涉及的过程。
看得更远
来自世界各地的天文学家将能够申请使用 JWST 进行研究，许多新研究将是系外行星的研究。二十年前，除了我们太阳系中的行星之外，我们不知道其他任何行星。从那时起，已经发现了数千颗围绕恒星运行的行星，即系外行星。JWST 的计划是研究系外行星的大气层，以确定它们是否能够支持生命——或者望远镜甚至可能探测到生命本身的存在。
“詹姆斯·韦伯太空望远镜代表了 NASA 和我们的合作伙伴为推动我们前进的雄心，”NASA administrador Bill Nelson 在一份 NASA 新闻稿中说。“韦伯的承诺不在于我们已知将要发现什么，而在于我们尚未了解或无法想象的关于我们宇宙的事物……我们正处于一个真正激动人心的发现时代，发现我们以前从未见过或想象过的东西。”
