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詹姆斯·韦伯太空望远镜 ， 是迄今为止人类建造的最贵、最强大的红外波段太空望远镜 ， 它的主反射镜由铍制成 ， 口径达到6.5米 ， 面积超过哈勃太空望远镜的5倍 。 它的主要任务是调查宇宙大爆炸的残余红外线证据——简单来说就是观测宇宙的初期状态 。
有人可能会问 ， 詹姆斯·韦伯太空望远镜能看到宇宙大爆炸的全过程吗？
答案是：不能 。 詹姆斯·韦伯太空望远镜可以看到宇宙的过去 ， 但没有办法观察到大爆炸的整个过程 。
原因是光速是有限的 ， 这意味着光也需要时间才能到达观测者的眼睛 。 比如当你看月亮的时候 ， 你看到的大约是它一秒钟前的样子；当你看太阳时 ， 你看到的大约是它8分钟前的样子 ， 因为从太阳发出来的光 ， 需要8分钟才能到达地球；而当你观察仙女座星系的时候 ， 你看到的是它250万年前的样子 。
我们能看到的最早的光来自137.99亿年前 。 这个时间非常接近宇宙最初的时间 ， 但不是来自宇宙大爆炸那一刻 ， 而是宇宙大爆炸38万年后 。 因为早期的宇宙又热又稠密 ， 充满了等离子体——等离子体是物质固态、液态和气态之外的第4态 ， 是原子核和自由电子的混合物 。 等离子体的自由电子的能量太大 ， 无法与原子共存 ， 它是不透明的 ， 会将宇宙初期的光遮挡 。
在大爆炸发生38万年后 ， 宇宙膨胀并冷却 ， 这意味着电子可以留在原子核周围 。 宇宙中充满了气体而不是等离子体 ， 因此变得清晰起来 。 这被称为重组时代 ， 我们能观测到的最早的光实际上是重组时代之前等离子体的余晖 。
然而 ， 随着宇宙膨胀 ， 穿过宇宙的光也随之膨胀 ， 我们称之为宇宙红移 。 等离子体的余晖红移得如此之大 ， 以至于它不再是可见光 ， 而是微波 。 看起来就像下图这样子 ， 这张图也叫宇宙微波背景辐射 。
我们能看到的宇宙中最早的可见光图像是这样的：
红移是什么？简单来说就是 ， 当一个发光的物体以极快的速度远离我们的时候 ， 我们观测到的光的频率会变低 ， 其作用相当于光的波长被拉长 ， 而长波处于光谱的红端 ， 因此叫红移 。 当这个物体远离我们的速度越大 ， 我们接收到的光的频率就越低 ， 红移越大 ， 就越难观测到 。
相反 ， 当一个发光物体以极快的速度接近我们的时候 ， 光的频率会变高 ， 这叫蓝移 。 很明显的 ， 如果我们以30%的光速在太空中飞行 ， 那么我们的面前的景象将有可能是一片蓝色 。
在上面宇宙最早的可见光图像中 ， 有一个被称为GN-z11的物体的放大图 ， 这是一个距离我们非常遥远的星系 ， 它的红移如此之大 ， 以至于我们差点看不到它 。 这个星系的光来自宇宙大爆炸发生大约4亿年之后 ， 也就是所谓的宇宙黑暗时代结束后不久 ， 那时候还没有恒星 。 当时 ， 它可能看起来像这样：
据估计 ， GN-z11的质量约为银河系的1% ， 其大小约为银河系的4% ， 它形成恒星的速度比银河系快20倍 。 在许多方面 ， GN-z11挑战了很多科学家关于早期宇宙中星系形成的理论 ， 很多科学家因此“吵翻了” 。
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