里面的星星已经很老了
在左侧的大照片中，主要可见大星团MACS J1149 + 2223的星系。 巨大星团的引力透镜使来自最近发现的星系MACS 1149-JD的光线增加了约15倍。 右上方更详细地显示了图片的放大部分，而右下方更放大了。我们已尽我们最好的望远镜所能看到的
最远的空间 ，但尚未看到没有恒星和星系的地方。 我们发现的第一个星系
GN-z11 （在宇宙只有4亿年的历史时就存在）与自从380,000世纪以来一直保存的大爆炸的剩余光照之间存在很大的差距。 它们之间一定有一些第一颗恒星，但是我们没有办法直接看这样的距离。 直到我们
对他们有了
望远镜。 詹姆斯·韦伯 （
James Webb） ，我们只能凭间接证据进行行动。
在研究越来越大的宇宙部分时，我们将视线深入太空，因此又回到了过去。 詹姆斯·韦伯望远镜将使我们能够直达当前设备无法穿透的深度但是在间接证据方面，我们得到了很多加强。 科学家刚刚证实发现了第二个遥远的星系，MACS1149-JD1，自宇宙诞生了5.3亿年以来，它的光芒就来到了我们，约占其当前年龄的4％。 在这里值得注意的是，我们能够检测到其中的氧气，这是在如此遥远的过去第一次发现如此重的元素。 根据我们的观察，我们可以得出结论，这个星系至少有2.5亿年的历史-这将第一批恒星存在的证据推得更远了。
宇宙历史示意图，表示电离。 在形成恒星或星系之前，宇宙充满了中性原子来阻挡光。 直到5.5亿年之久，宇宙中的大多数区域都没有经历过电离作用，但是有些地区运气更好，而且它们的电离作用要早得多。根据宇宙的组成：68％的暗能量，27％的暗物质，4.9％的正常物质，0.1％的中微子和≈0.01％的辐射，我们可以模拟恒星在其中形成的方式和时间，以及星系。 由于我们可以直接测量380,000岁时的初始特性，因此我们只需要考虑物理定律并及时开始发展即可。 我们最好的模拟显示了宇宙网外观的奇妙历史，其最高峰导致了星系及其星团的出现，星系及其团簇被加速膨胀的宇宙中巨大的宇宙
空隙隔开。
如果物理学定律是我们认为的那样，那么我们可以预见一个时期-
黑暗的世纪 -重力会将物质拉入密度增加的区域，但尚未崩塌，还没有收缩成恒星。 最早的恒星可以形成50到2亿年，然后在很短的时间内就会出现大量的恒星。 最小的恒星团合并成更大的恒星团，结果融合成原星系-我们今天看到的星系的组成部分。 结果，在大爆炸之后大约5.5亿年，已经形成了足够多的恒星，以清除中性光阻挡原子的宇宙，而我们可以使用功能强大的光学望远镜看到所有这些东西。
在第一批万亿颗恒星形成，生活和死亡之后，艺术家对早期宇宙的构想。 恒星的存在和生命周期是使宇宙充满氢和氦以外的元素的主要过程，并且第一批恒星发出的辐射使其对可见光透明。 我们尚不能直接观察第一颗恒星的数量但是这些最初的星星何时发光？ 它们的特性是什么？它们与今天有何不同？ 当第一颗恒星由多岩石的行星和潜在的生命成分形成时，它们燃烧的速度有多快？ 空间中是否存在此类过程的首选区域？
到现在为止，我们可以利用NASA的最佳观测资料回顾大爆炸之后的4亿年，找到已经发育的年轻星系。 最近，我们能够间接测量甚至更早形成的某些恒星的迹象：当时宇宙是从180年到2.6亿年。 我们认为我们将不得不等待詹姆斯·韦伯望远镜发射升空以确认这些测量结果。
该图的重大失败是Bowman及其同事最近的一项研究的直接结果，该研究显示了宇宙存在180至2.6亿年时记录的21 cm氢线的信号。 这对应于宇宙中第一波恒星和星系的出现。 根据这一证据，“宇宙黎明”的开始应归因于红移≈22。但是，2018年5月16日发表在《自然》杂志上的一项
新研究可能包含了必要的证据，证明恒星确实存在于早期。 有很多候选物，超远星系-具有红外或什至红外颜色，谈论它们的极端遥远性。 但是在确认这些距离之前，有可能这些仅仅是
夸脱 。 本周，最早出现银河系的人之一
竟然是一个类星体 。 这种情况经常发生，并强调我们需要确认。
哈勃边疆领域计划（边界领域）的目标之一是，具有令人印象深刻的大小的星系MACS J1149.5 + 223星团已经向我们发出了50亿年的光。 这个巨大的物体经过引力透镜作用，以观察位于其后方的物体的光线，使它们伸展并扩大，从而使我们能够看到更遥远的太空郊区。但是，事实证明，银河系MACS1149-JD1确实与我们想象的相距甚远，并成为远距离第二最著名的星系。 在其中我们不仅发现了第一批恒星的成分，还包括氢和氦。 有氧，尽管它是宇宙中第三大最丰富的元素，但它没有出现在大爆炸中，而仅出现在第一代恒星的生与死之后。
超新星（左）和行星状星云（右）的残留物是恒星处理喷射到星际空间中的燃烧重元素并产生下一代恒星和行星的两种方式。 在超新星，行星状星云或中子星融合之前，应该已经出现了纯净的恒星，但它们却以重元素污染了星际空间。 在这样一个超遥远星系中检测到的氧气及其亮度告诉我们，它已经存在了几亿年。得益于四个远程观测站：
ALMA ，
ESO VLT ，
Hubble和
Spitzer的结合，观察到了氧气存在的明确迹象和观测到的银河系亮度，以及有助于准确确定与它的距离的氢气迹象。 亮度表明星系中的恒星已经形成了相当长的一段时间，因为要花一些时间才能使恒星发展到观测到的水平。 这使我们能够绘制出该星系的宇宙曙光图，这与我们所知道的相对应：形成这个星系的第一批恒星出现在大爆炸之后的2.5亿年。
整个空间历史理论上都是众所周知的，但仅是定性的。 只有借助观测来确认和发现宇宙过去的各个阶段，例如第一批恒星和星系的形成，我们才能真正理解我们的宇宙。 大爆炸为我们在任何方向上都能看到的距离设置了基本限制。这是迄今未知的宇宙深度的又一步。 我们从未见过如此遥远的银河系，其中已确认有成年恒星。 该研究的合著者
Richard Ellis表示 ：
确定宇宙黎明开始的时间是宇宙学和星系形成的圣杯。 就MACS1149-JD1而言，我们能够探究的故事超出了当前设备所能看到的范围。 我们越来越接近直接观察星光起源的乐观情绪。 由于我们都由可回收的恒星材料组成，因此我们正在谈论寻找真正的来源。
宇宙的第一批恒星和星系被中性原子（主要是氢气）包围，吸收了星光。 我们尚不能直接观察到这些第一颗恒星，但是我们可以观察到在宇宙演化一定时期后会发生什么，这使我们可以假设何时有大量恒星形成。我们首次可以成功地假设星系比我们直接看到的存在早了几亿年。 我们比以往任何时候都更接近于何时从早期宇宙的黑暗中出现第一批恒星和星系的问题的答案。 当詹姆斯·韦伯望远镜于2020年发射升空时，当我们寻找有关太空最大问题之一的答案时，我们将确切知道会发生什么。