早期宇宙面临着一个问题。第一代恒星几乎完全由氢和氦组成，通过核聚变产生了更重的元素。当这些恒星作为超新星爆发时，它们将金属、碳、氧、硅播撒到周围的气体中，这些物质最终会凝聚成行星和新恒星。但在爆发和下一代恒星形成之间，必须发生一些关键过程。金属必须聚集在一起形成尘埃颗粒。
尘埃在星系演化中不可或缺。它冷却气体云，促成分子形成，并为行星系统提供原材料。没有尘埃，恒星形成效率低下，行星也无法形成。然而，第一批宇宙尘埃工厂如何运作一直难以研究，因为产生尘埃的星系过于遥远且过于暗淡，无法进行详细观测。
JWST通过观察一颗距地球更近的星系找到了解决方法。
早期宇宙的代理
六分仪座A是一个矮星系，距离地球460万光年，位于本星系群的边缘。其化学成分在邻近星系中颇为独特：它只含有太阳中重元素的1%至7%。这使其成为早期宇宙中贫金属星系的绝佳类比，在早期宇宙中，重元素十分稀缺。
由意大利国家天体物理研究所（INAF）的Claudio Gavetti领导的研究团队利用JWST的NIRCam和MIRI仪器绘制了六分仪座A的全部恒星种群。他们正在寻找处于渐近红巨星分支（AGB）阶段的恒星，这是恒星演化的晚期阶段，质量大于太阳的恒星耗尽核心中的氦，开始向外膨胀，亮度增加可达千倍。在这一阶段，AGB恒星以产生和排出大量尘埃而闻名。
调查发现，六分仪座A中约90%的AGB恒星没有可探测到的尘埃包层。但约有20颗恒星被厚厚的尘埃壳包裹着，这些尘埃壳形成于20至30亿年前，由初始质量约为太阳质量1.5倍的恒星产生。
识别真正的尘埃生产者
这一发现缩小了早期宇宙中哪些恒星负责丰富宇宙的候选范围。传统观点认为AGB恒星是主要的尘埃工厂，但JWST数据显示，只有特定子集，较窄质量范围内的中等质量恒星，才能产生可为后续恒星形成播下种子的厚尘埃壳。
同样来自INAF的Flavia Dell’Agli表示，这些数据使团队能够将观测结果直接与恒星演化的理论模型进行比较。「这些数据的价值不仅在于图像，更在于能够将其与理论模型进行比较，并验证它们描述恒星演化的准确程度，」她说。
这项发表在《天体物理学杂志》上的研究展示了一种无需直接观察遥远星系即可研究早期宇宙的方法。通过找到合适的本地类比，JWST能够分辨单个恒星及其尘埃产出，这是距离数十亿光年的星系仍无法企及的细节水平。
婷 翻译