Figure 1 Illustration av universums utveckling från Big Bang (för 13.8 miljarder år sedan) till idag, baserad på kunskap och insikter som rymdteleskopet James Webb (JWST) gett oss. I figuren syns Big Bang, den kosmiska inflationsfasen, den mörka epoken, the första galaxerna, stjärnor och svarta hål, återjonisationen av väte, samt JWST bland nutida galaxer. Detaljerna i illustrationen kommer från NASA/ESA/CSA/NASA-GSFC och Adriana M. Gutierrez / James Josephides. Illustrationen är gjord av Fabio Crameri (ISSI) ( https://s-ink.org/history-of-the-universe)

Denna banbrytande artikel är resultatet från konferensen 2024 ISSI Breakthrough Workshop, som hölls vid International Space Science Institute (ISSI) i Bern, Schweiz. Konferensen – som leddes av Angela Adamo (Stockholms universitet), Pascal Oesch (University of Geneva, Schweiz), Antonella Nota (ISSI, Bern, Schweiz), Gabriel Brammer (Cosmic Dawn Center, University of Copenhagen, Danmark), Dan Coe (STScI, Baltimore, USA), och Jane Rigby (NASA GSFC, USA) – samlade forskare inom kosmologi och astronomi med olika expertisområden. Syftet var att försöka sammanfoga upptäckter från de stora datamängderna av bilder och spektroskopi som JWST producerat, och därigenom forma den vetenskapliga dialogen kring en av de viktigaste epokerna i universums historia.

“JWST har öppnat ett direkt fönster till det tidiga universum med en bedövande klarhet”, säger Angela Adamo och Pascal Oesch. ”Den här artikeln fångar en del av de största vetenskapliga genombrotten från det först året av JWST-observationer, men det är bara början. Vi ser just nu hur vår förståelse av vårt kosmiska ursprung ändras i realtid, och forskarvärlden kommer fortsätta utmana gränserna för vårt vetande med det här revolutionära teleskopet i många fler år.”

Artikeln behandlar ett antal olika ämnesområden inom det tidiga universum:

• En kartläggning av tidiga galaxer vi har upptäckt: deras ljusstyrka, massor, och hur de bildades.
• Detektioner av kemiska signaturer i de första stjärnorna och galaxerna, vilket kan ge ledtrådar till hur de utvecklas och hur tyngre grundämnen bildas.
• Upptäckten av supermassiva svarta hål mycket tidigare än väntat i universums historia, och vad det avslöjar om hur de bildas och utvecklas.
• En detaljstudie av vad som låg bakom den kosmiska återjonisationen.

“JWST ändrar mänsklighetens förståelse i grunden av hur galaxer – som vår egen Vintergata – växte i det tidiga universum, och hur de grundämnen som finns i allt vi känner till bildades”, säger Jane Rigby, Senior NASA JWST Project Scientist. “Med JWST ser vi bokstavligen tillbaka i tiden, till då allt började.”  

JWST:s kraftfulla kameror, stora våglängdsomfång, och unika ljuskänslighet har transformerat vår förståelse av det tidiga universum. Galaxer och svarta hål verkar nu ha bildats mycket tidigare än vad vi tidigare trott. Stjärnor, stoft, och tyngre grundämnen i dem verkar ha byggts upp på bara några hundra miljoner år. Mer specifikt så har JWST avslöjat överraskande många massiva, ljusstarka galaxer, men även kompakta stjärnhopar i denna tidiga epok – vilket utmanar teoretiska modeller för hur galaxer bildas. Teleskopet har också avslöjat en population av supermassiva svarta hål som existerar under en tidsperiod då vi inte trodde de skulle ha hunnit bildas. Spektroskopi av de första galaxerna visar på ett lågt, men signifikant, innehåll av syre vilket innebär att de tyngre grundämnena måste ha bildats snabbare än vi trodde (de allra första stjärnorna och galaxerna består enbart av väte och helium). JWST har också ändrat vår bild av hur universum återjoniserades. Tusentals galaxer i den här så kallade återjonisationseran, och bubblor av joniserad gas kring dem, har nu identifierats.

De här upptäckterna besvarar en del av de stora frågorna om det tidiga universum, men de väcker också nya. Vår förståelse av hur kosmos utvecklades de första miljarder åren är under förvandling.

“Det är en spännande tid för astronomin just nu”, säger Antonella Notta (ISSI Executive Director). “Upptäckterna är extraordinära, men det är även gemenskapen av forskare som kom hit till Bern för att försöka förstå dem”

Konferensmetoden som användes för ISSI Breakthrough Workshop var nödvändig för att nå resultatet. Genom att uppmuntra diskussioner mellan olika expertisområden och intensivt vetenskapligt utbyte så skapade konferensen en unik plattform för att kunna sammanfoga de olika JWST-upptäckterna. Denna samarbetsfokuserade och internationella strategi för samarbete är, och kommer vara ännu mer, essentiell för att kunna navigera i det mer och mer komplicerade landskapet av stora datamängder och avancerade analysmetoder. Medan JWST fortsätter med sina revolutionerande observationer så sätter den här artikeln ett riktmärke för var vi är nu, och var vi är på väg, i utforskandet av vårt kosmiska ursprung. 

Adamo, A., et al., (2025), The First Billion Years according to JWST, Nature Astronomy

Översatt från ISSI:s pressmeddelande (Fabio Crameri) av Jens Melinder (Stockholms universitet).

Kontakt vid Institutionen för astronomi:
Angela Adamo, angela.adamo@astro.su.se, 08-553 785 56