我们生活的宇宙是一个透明的宇宙，来自恒星和星系的光在清晰、黑暗的背景下闪闪发光。但情况并非总是如此——在早期，宇宙充满了氢原子雾，遮蔽了来自最早的恒星和星系的光。
最近科学家使用引力透镜效应观测到了来自宇宙最早的星系之一——MACS1149-JD1（简称：JD1）。这个星系距离地球大约为132.8亿光年，是宇宙诞生后4.8亿年以后产生的，它的红移值达到了z=9.11。
JD1是一个不大的星系，直径只有大约3000光年，质量只有11亿颗太阳质量，是一颗矮星系。
早期宇宙简史
宇宙生命的最初十亿年是其演化的关键时期。在大爆炸后的最初时刻，物质和光在热而致密的基本粒子“汤”中相互结合。
然而，大爆炸之后不到一秒，宇宙就以极快的速度膨胀了。这种膨胀最终使宇宙冷却到足以使光和物质从它们的“汤”中分离出来，并在大约38万年后形成氢原子。氢原子看起来像星际迷雾，没有来自恒星和星系的光，宇宙一片漆黑。这一时期被称为宇宙黑暗时代。
大爆炸几亿年后，第一代恒星和星系的到来使宇宙沐浴在极热的紫外线中，这些紫外线燃烧或电离了氢雾。这个过程产生了我们今天看到的透明、复杂和美丽的宇宙。
天文学家将宇宙的最初十亿年——当氢雾燃烧殆尽时——称为再电离时代。为了充分了解这个时期，我们研究了第一批恒星和星系的形成时间、它们的主要特性是什么以及它们是否能够产生足够的紫外线来燃烧所有的氢。显示“再电离”时代紫外线燃烧氢雾的视觉模型。电离或燃烧区域呈蓝色半透明。电离锋为红色和白色，中性区域为黑色且不透明。
寻找早期宇宙中的微弱星系
了解再电离时代的第一步是找到并确认天文学家认为可能导致这一过程的星系距离。由于光以有限的速度传播，到达我们的望远镜需要时间，因此天文学家看到的物体就像过去一样。
例如，来自银河系中心的光大约需要27,000年才能到达地球上的我们，因此我们看到的就像是27,000年前的情况。这意味着，如果我们想回到大爆炸后的最初瞬间（宇宙已有138亿年的历史），我们就必须寻找极远距离的物体。
由于这个时期的星系距离很远，因此在我们的望远镜看来它们显得极其微弱和小，并且发出的大部分光都是红外线。这意味着天文学家需要像韦伯这样强大的红外望远镜才能找到它们。在韦伯之前，天文学家发现的几乎所有遥远星系都异常明亮和巨大，这仅仅是因为我们的望远镜不够灵敏，无法看到较暗、较小的星系。
然而，后者的数量更多，更具代表性，并且可能是再电离过程的主要驱动力，而不是明亮的群体。因此，这些微弱的星系是天文学家需要更详细研究的对象。这就像试图通过研究整个人群而不是少数很高的人来了解人类的进化。通过让我们看到微弱的星系，韦伯为研究早期宇宙打开了一扇新的窗口。
典型的早期星系
JD1就是这样一个“典型”的微弱星系。2014年，哈勃太空望远镜发现它是一个可疑的遥远星系。但哈勃望远镜没有能力或灵敏度来确认其距离——它只能做出有根据的猜测。
附近的小而微弱的星系有时会被误认为是遥远的星系，因此天文学家需要先确定它们的距离，然后才能对它们的特性做出断言。因此，遥远的星系在得到确认之前仍然是“候选星系”。韦伯望远镜终于有能力证实这些，而JD1是韦伯对哈勃发现的极遥远星系候选者的首批重大确认之一。这一确认将其列为早期宇宙中迄今为止最微弱的星系。
为了确认JD1，科学家使用了韦伯的近红外光谱仪NIRSpec来获取该星系的红外光谱。光谱使我们能够确定距地球的距离并确定它的年龄、它形成的年轻恒星的数量以及它产生的尘埃和重元素的量。
引力透镜，大自然的放大镜
即使对于韦伯太空望远镜来说，如果没有大自然的帮助，JD1也是不可能看到的。JD1位于附近一大群名为Abell2744的星系后面，其综合引力强度会弯曲并放大来自JD1的光线。这种被称为引力透镜效应的效应使JD1看起来比平常更大，亮度也高出13倍。大型星系可能会扭曲围绕其传播的光线。
