کهکشان راه شیری دارای حدود صد میلیارد ستاره است. بین این ستاره‌ها محیط بین ستاره‌ای (ISM) قرار دارد، منطقه‌ای که گاز و دانه‌های غبار در آن وجود دارد. این گرد و غبار عمدتاً از عناصر سنگین‌تری از جمله مواد معدنی سیلیکات، یخ، کربن و ترکیبات آهن تشکیل شده است. این غبار نقش کلیدی در تکامل کهکشان‌ها دارد و فروپاشی گرانشی ابرهای گازی را برای تشکیل ستاره‌های جدید تسهیل می‌کند. این غبار کهکشانی با کاهش نور ستارگان از کهکشان‌های دور قابل اندازه‌گیری است و باعث می‌شود که از پرتو فرابنفش به تابش فروسرخ دور تبدیل شود.
به گزارش اورانوس و به نقل از یونیورس تودی، منشا دانه‌های مختلف غبار هنوز راز است، به ویژه در دوران اولیه کیهان، زمانی که تصور می‌شود عناصر سنگین‌تر کمیاب بوده‌اند. پیش از این، دانشمندان بر این باور بودند که عناصری مانند کربن صدها میلیون سال طول کشیده تا تشکیل شوند و نمی‌توانستند قبل از 2.5 میلیارد سال پس از مهبانگ وجود داشته باشند. با استفاده از داده‌های به دست آمده توسط ابزار JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)، گروه بین‌المللی از ستاره‌شناسان و اخترفیزیکدانان کشف دانه‌های کربنی در اطراف کهکشانی را گزارش می‌کنند که تقریباً 1 میلیارد سال پس از مهبانگ وجود داشته است.
گروه تحقیقاتی متشکل از اخترشناسان و اخترفیزیکدانان از چندین دانشگاه و مؤسسه در سراسر جهان شامل موسسه کیهان شناسی Kavli، آزمایشگاه کاوندیش، آژانس فضایی اروپا (ESA)، رصدخانه جنوبی اروپا (ESO)، موسسه علمی تلسکوپ فضایی (STScI)، مرکز تحقیقات اخترشناسی و اخترفیزیک هرزبرگ، مرکز ملی فروسرخ نوری آزمایشگاه تحقیقات نجوم (NOIRLab)، ASTRO 3D، و مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان (CfA) است. مقاله‌ای که یافته‌های آنها را توصیف می‌کند اخیراً در اینترنت دیده شده و برای انتشار در حال بررسی است.
برنامه JADES بررسی فرا کهکشانی و تلاشی مشترک بین گروه‌های ابزار دوربین JWST Near-Infrared Camera (NIRCam) و Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) است. هدف انجام تصویربرداری موازی عمیق فروسرخ و طیف‌سنجی تقریباً صد هزار کهکشان در دو میدان عمیق خارج از کهکشانی (GOODS-South (CDF-S) و GOODS-North (HDF)) است. این میدان‌ها قبلاً در محدوده‌های نوری، فروسرخ و فرابنفش (UV) توسط تلسکوپ‌های فضایی هابل، اسپیتزر و چاندرا به عنوان بخشی از بررسی عمیق رصدخانه‌های بزرگ (GOODS) تصویربرداری شده بودند.
تاکنون، پیمایش JADES با کشف و تأیید کهکشان‌هایی که در فاصله 13.4 میلیارد سال نوری از ما قرار دارند، مرزهای نجوم را جابجا کرده است، دورترین کهکشان‌هایی که تاکنون مشاهده شده‌اند. JADES با مقایسه اینها با طیف‌سنجی نوری و ریخت‌شناسی کهکشان‌هایی در فاصله 10 تا 11.5 سال نوری، اطلاعات بیشتری در مورد مراحل اولیه تشکیل کهکشان‌ها آشکار خواهد کرد. اهمیت خاص کار نقش غبار کیهانی است که ستارگان، سیارات، مولکول‌های آلی و تمام حیات از آنها ساخته شده‌اند و اینکه در چه زمانی این دانه‌های غبار کربن تشکیل می‌شوند.
JWST به دلیل قابلیت‌های پیشرفته تصویربرداری فروسرخ، برای مطالعه دانه‌های گرد و غبار بسیار مناسب است. همانطور که دکتر جوریس ویتستوک، دانشیار پژوهشی فوق دکتری در مؤسسه کیهان‌شناسی Kavli (دانشگاه کمبریج) گفت:
دانه‌های غبار تشکیل مولکول‌ها و تکه تکه شدن ابرهای گازی را کاتالیز می‌کنند، دو مکانیسمی که برای تشکیل ستاره ضروری هستند. علاوه بر این، در حالی که جرم گرد و غبار هر کهکشان در مقایسه با جرم ستاره‌ای یا گازی آن ناچیز است، دانه‌های غبار بخش قابل توجهی از نور مرئی و فرابنفش (UV) را جذب کرده و انرژی جذب شده در فروسرخ (IR) را مجدداً منتشر می‌کنند.
بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده از این میدان‌ها، این گروه شواهد مستقیمی از دانه‌های کربنی را مشاهده کردند که تا یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ (حدود 13 میلیارد سال پیش) وجود داشتند. این از ویژگی جذب گسترده فرابنفش در طیف عمیق فروسرخ نزدیک (2175 آنگستروم) مشهود بود. این ویژگی قبلاً فقط در کهکشان‌های قدیمی‌تر در جابه‌جایی‌های قرمز z=<3 (کمتر از 11.476 میلیارد سال پیش) مشاهده شده بود. پیش از این تصور می‌شد که این دانه‌ها توسط ستارگان غول سرخ در طول صدها میلیون سال تولید شده‌اند. ویتستوک گفت:
اکثر مدل‌های تشکیل غبار معمولاً به دانه‌های غبار کربنی متکی هستند که در بادهای ستاره‌ای ستارگان شاخه غول مجانبی (AGB) تشکیل می‌شوند، در حالی که ستارگان تنها 300 میلیون سال پس از تشکیل می‌توانند به این مرحله تکاملی برسند. بنابراین، دیدن شواهدی برای گرد و غبار کربن در چنین کهکشان‌های اولیه شگفت‌انگیز است، که دورترین آنها زمانی دیده می‌شود که عمر کیهان تنها 800 میلیون سال بوده است: این نشان می‌دهد که شکل‌گیری ستاره‌ی آن تنها چند صد میلیون سال پس از مهبانگ آغاز شده است (که در مقیاس‌های زمانی کیهانی بسیار زود است)، یا در عوض دانه‌های غبار کربنی می‌توانند از طریق مکانیسم سریع‌تر دیگری تشکیل شوند.
این نتایج نشان می‌دهد که مکانیسم سریع‌تری مسئول تشکیل دانه‌های غبار کربنی در کیهان اولیه بوده است. همانطور که ویتستوک توضیح داد، او و همکارانش گمان می‌کنند که ابرنواخترها با منفجر شدن لایه‌های بیرونی کیهان اولیه، کربن را تولید کردند. به طور خلاصه، یافته‌های آنها نشان می‌دهد که برخی عناصر ممکن است سریع‌تر از آنچه قبلا تصور می‌شد در کهکشان‌ها پخش شده باشند. پیامدهایی که این امر می‌تواند برای نظریه‌های رایج شکل‌گیری و تکامل کهکشان داشته باشد بسیار زیاد است، البته اگر به مدل‌های کیهانی و درک ما از چگونگی و زمان ظهور حیات در کیهان اشاره نکنیم. همانطور که ویتستوک خلاصه کرد:
این امکان وجود دارد که بتوانیم اثرات نوعی رویداد اخترفیزیکی را ببینیم که در کیهان اولیه رایج‌تر است و قبلاً آن را ندیده بودیم (برای مثال ابرنواخترهایی از ستارگان بسیار فقیر از فلز که کربن بیشتری تولید می‌کنند). پیامدهای این موضوع ممکن است شامل غنی‌سازی سریع‌تر عناصر خاص و به‌طور گسترده‌تر، مکانیسم متفاوتی برای ایجاد اختلال در روند تشکیل ستاره در مراحل اولیه تکامل کهکشان‌ها باشد. البته قبل از اینکه بتوانیم چنین نتیجه‌گیری کنیم، مطالعات بعدی زیادی لازم است.»
