具有高分辨率和红外探测功能的仪器将组合安装在NASA即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜上，它将去发掘即使是功能强大如斯的哈勃也无法发现的恒星。众多新增的恒星数据将支撑天文学家研究一系列问题，如从恒星诞生到死亡再到难以捉摸的宇宙膨胀率。早期的观测数据能让韦伯展示出在各种环境辨别近域宇宙中单个恒星光的能力，同时为韦伯在天文学家手中发挥最强功能提供了帮助。
来自NASA哈勃太空望远镜的这张图片展示了球状星团Messier 92（M92）的中心，这是银河系中最古老、最明亮的星团之一。大约33000个恒星紧紧地集中在这个星团中，围绕银河系中心运行。NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜将在其任务初期观察M92或类似的球状星团，以展示其在密集环境中区分单个恒星光的能力。韦伯高分辨率和高敏性将为科学家们提供天文学中各个领域与恒星数据相关的大量详细数据，包括恒星生命周期和宇宙演化。
来源：NASA/欧洲航天航空局（ESA）；致谢：Gilles Chapdelaine
“NASA哈勃望远镜和斯皮策太空望远镜具有革命性意义，为人们打开了进入红外宇宙的大门，这并非红色可见光的领域。韦伯是这二者的自然进化，结合了斯皮策红外宇宙的视界和哈勃的灵敏度、分辨率。” 加州大学伯克利分校Daniel Weisz谈到，他是韦伯早期发行科学（early release science，ERS）项目中关于已解析恒星群的首席研究员。
韦伯具备解析可见光中被包围在气体和尘埃单个恒星的这种能力，将适用于许多天文学研究领域。ERS项目致力于证实韦伯在近地宇宙范围的观测能力，同时为了尽快让天文学家使用天文观测台，还创建了免费的开源数据分析程序。 ERS项目的数据将立即共享给其他天文学家，并通过Barbara A.Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST，NASA资助的一个项目以支持向天文学界提供各种天文学数据档案)进行存档以备将来研究。
洞悉暗能量
韦伯能够分辨更多已知单个恒星的细节，将提升测量附近星系距离的能力，Weisz说，这对于现代天文学最大的谜团之一至关重要：宇宙膨胀速度有多快？一种称为暗能量的特殊物质似乎正在推动这种扩张。各种计算膨胀率的方法得出了不同的答案，而天文学家希望韦伯的数据能帮助调和这一差异。
“为了计算距离、宇宙膨胀率等任何相关方面的科学研究，我们都需要能够从韦伯的图像中提取单个恒星的光。” Weisz 说道，“我们ERS项目团队将开发软件，使大家能够开展这些类型的测量。”
NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜旨在观察红外光——即人眼可看到的彩虹颜色之外的波长。红外线中较长的波长提供了其他波长无法提供的信息，包括恒星形成以及厚厚灰尘面纱后发生的其他演化阶段，这些尘埃会遮蔽可见光中较短波长。韦伯探测光谱区间覆盖其他NASA任务所观察到的红外光范围，同时还将涉及它们无法观测到红外光谱中的大部分波长。此信息图突显了韦伯通过两次NASA任务（哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜）进行交叉重合、互补后的频谱区间。韦伯将哈勃的成像能力、灵敏度与斯皮策的红外频谱范围相结合，并超越两者为人们提供了大量隐匿在宇宙可见红色光线中的新红外数据。
来源：：NASA、J.Olmstead (太空望远镜科研所)
恒星生命周期
观测到更多的恒星意味着对它们生命周期有更多了解。韦伯将提供有关恒星生命从形成到死亡的各个阶段的新视界。
“目前，我们的研究实际上仅限于银河系中恒星的形成，但借助韦伯红外观测功能，我们可以突破破“尘茧”而出看到其他星系中原始恒星形成的区域，例如金属含量更高的仙女座——以及可以观测在不同寻常环境中的恒星是如何形
天文学家Martha Boyer也是这个观测项目组的成员，她对韦伯提供关于恒星演化的最后阶段——膨胀、变红、灰飞烟灭的内容很感兴趣。
“NASA斯皮策太空望远镜向我们展示那些演化到末期的恒星甚至存在于非常原始的星系——这种区域本不应该出现这些恒星，现在借助韦伯我们将能够对这种情况进行解释，并了解我们的恒星生命周期模型如何与真实的观测结果保持一致”，位于马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科学研究所韦伯近红外相机（Near Infrared Camera ，NIRCam）小组仪器科学家Boyer说。
早期的宇宙到近邻
解析和研究单个恒星对于了解更大的场景如星系的形成和运行很有必要。然后天文学家就可以提出更宏大的问题：遥远的早期宇宙到近地组群（包括我们银河系在内20多个附近星系的集合）是如何随时空演化的。Weisz解释说，即使这个观测项目仅在近地宇宙开展，也能发现早期宇宙的证据。
“我们将使用韦伯研究近地超暗矮星系——这是宇宙中第一批种子星系形成的遗迹，其中有些最终合并成更大的星系，如银河系,” Weisz说。“由于遥远的距离，这些类型的星系太过于黯淡，连韦伯都无法观测，但是小型的局部矮星系将向我们展示数十亿年前的样子。”
“我们的确需要通过了解近地宇宙来认知整个宇宙，”Boyer说。“本地星系组群是一个实验室，我们可以在其中详细研究星系——每个组成部分。而对于遥远星系我们无法解析太多细节，因此不知道那里到底发生了什么。理解遥远或早期星系的主要步骤就是研究那些我们可以观测的星系集合。”
随着韦伯任务的推进，Boyer和Weisz期望天文学家能用异于寻常的方式来使用他们团队开发的工具。他们强调开发该程序是整个近地宇宙天文学界的共同努力，并且他们计划在数据录入后继续进行这种合作。他们的观测程序团队计划举办一个研讨会，与其他天文学家一起复审该程序的结果，并借此调整软件开发，所有这些努力旨在帮助天文学界成员获得为了他们的研究而申请使用韦伯的时间。
“我认为这真的非常重要——有共同努力获得伟大的科学成就的想法，而非多人试图竞争。”Weisz谈到。
詹姆斯·韦伯太空望远镜将于2021年发射升空，它将成为世界上最重要的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系的奥秘、将目光投向周围其他恒星所在的遥远世界、探究我们宇宙和地球的神秘结构和起源。韦伯是一项由NASA及其合作伙伴ESA、加拿大航天局共同合作的国际项目。
