1. Prima Luce e Alba Cosmica:JWST osserverà le prime galassie e stelle emerse dopo il Big Bang. Rilevando la loro debole luce, JWST può sondare l'"alba" cosmica quando le prime fonti di luce iniziarono a illuminare l'universo. Queste osservazioni possono fornire preziose informazioni sulle condizioni e sui meccanismi che hanno portato alla reionizzazione dell’idrogeno.
2. Linee di emissione spostate verso il rosso:quando le prime galassie si formarono e iniziarono a emettere radiazioni ultraviolette, ionizzarono gradualmente il gas idrogeno neutro circostante. Questo processo è noto come reionizzazione. Le capacità a infrarossi di JWST gli consentono di rilevare le linee di emissione spostate verso il rosso, in particolare la linea dell'idrogeno Lyman-alfa (Ly-alfa), che può rivelare la presenza di gas idrogeno ionizzato. Studiando la distribuzione spaziale e l'intensità dell'emissione Ly-alfa, gli scienziati possono tracciare il progresso della reionizzazione nel tempo cosmico.
3. Evoluzione e feedback delle galassie:JWST può studiare le proprietà delle galassie durante l'epoca della reionizzazione. Può fornire informazioni sulle popolazioni stellari, sui tassi di formazione stellare e sull'evoluzione della morfologia delle galassie. Tracciando la crescita e l'evoluzione delle galassie, gli scienziati possono ottenere informazioni dettagliate sui processi che hanno guidato la reionizzazione, come il ruolo delle supernovae e il feedback dei nuclei galattici attivi (AGN).
4. Sondaggio del mezzo intergalattico:l'elevata sensibilità e risoluzione spaziale di JWST gli consentiranno di sondare il mezzo intergalattico (IGM) e il gas diffuso tra le galassie. Rilevando l’assorbimento della radiazione ultravioletta da parte dell’idrogeno neutro nell’IGM, noto come foresta Lyman-alfa, JWST può misurare la frazione neutra dell’idrogeno a diversi spostamenti verso il rosso. Queste informazioni aiutano a limitare i modelli di reionizzazione e l'evoluzione dell'IGM.
5. Quasar ad alto spostamento verso il rosso:i quasar sono galassie distanti e estremamente luminose alimentate da buchi neri supermassicci. JWST può rilevare quasar con spostamenti verso il rosso più elevati di quanto osservato in precedenza. Studiando le proprietà di questi quasar e del mezzo intergalattico circostante, gli scienziati possono dedurre lo stato di reionizzazione durante le prime fasi dell'universo.
Attraverso queste osservazioni e studi, si prevede che il telescopio James Webb fornirà dati e intuizioni cruciali che amplieranno la nostra comprensione della reionizzazione cosmica e della transizione da un universo oscuro e neutro all’universo luminoso e ionizzato che osserviamo oggi.
