Kosmisk gryning, när stjärnor bildades för första gången, inträffade 250 miljoner till 350 miljoner år efter universums början, enligt en ny studie ledd av forskare vid University College London (UCL) och University of Cambridge.

Studien, publiceras i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , föreslår att NASA James Webb Space Telescope (JWST), planerad att lanseras i november, kommer att vara tillräckligt känslig för att direkt observera födelsen av galaxer.

Det brittiska forskarteamet undersökte sex av de mest avlägsna galaxer som för närvarande är kända, vars ljus har tagit större delen av universums livstid för att nå oss. De fann att avståndet för dessa galaxer bort från jorden motsvarade en "blick tillbaka"-tid för mer än 13 miljarder år sedan, när universum bara var 550 miljoner år gammalt.

Analyserar bilder från rymdteleskopen Hubble och Spitzer, forskarna beräknade åldern på dessa galaxer som varierade från 200 till 300 miljoner år, möjliggör en uppskattning av när deras stjärnor först bildades.

Huvudförfattare Dr. Nicolas Laporte (University of Cambridge), som startade projektet vid UCL, sa:"Teoretiker spekulerar i att universum var en mörk plats under de första hundra miljoner åren, innan de första stjärnorna och galaxerna bildades.

"Att bevittna ögonblicket då universum först badades i stjärnljus är en stor strävan inom astronomi.

"Våra observationer tyder på att kosmisk gryning inträffade mellan 250 och 350 miljoner år efter universums början, och, vid tidpunkten för deras bildande, galaxer som de vi studerade skulle ha varit tillräckligt ljusa för att kunna ses med James Webb rymdteleskop."

Forskarna analyserade stjärnljus från galaxerna som registrerats av rymdteleskopen Hubble och Spitzer, undersöka en markör i deras energifördelning som indikerar närvaron av atomärt väte i deras stjärnatmosfärer. Detta ger en uppskattning av åldern på stjärnorna de innehåller.

Denna vätesignatur ökar i styrka när stjärnbefolkningen åldras men minskar när galaxen är äldre än en miljard år. Åldersberoendet uppstår eftersom de mer massiva stjärnorna som bidrar till denna signal förbränner sitt kärnbränsle snabbare och dör därför först.

Medförfattare Dr Romain Meyer (UCL Physics &Astronomy och Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland) sa:"Denna åldersindikator används för att datera stjärnor i vårt eget område i Vintergatan, men den kan också användas för att datera extremt avlägsna galaxer, sett vid en mycket tidig period av universum.

"Med den här indikatorn kan vi dra slutsatsen att även vid dessa tidiga tider, våra galaxer är mellan 200 och 300 miljoner år gamla."

Vid analys av data från Hubble och Spitzer, forskarna behövde uppskatta "rödförskjutningen" för varje galax, vilket indikerar deras kosmologiska avstånd och därav den tillbakablickstid vid vilken de observeras. För att uppnå detta, de genomförde spektroskopiska mätningar med hjälp av hela arsenalet av kraftfulla markbaserade teleskop – den chilenska Atacama Large Millimeter Array (ALMA), European Very Large Telescope, tvilling-Keck-teleskopen på Hawaii, och Gemini-Syd-teleskopet.

Dessa mätningar gjorde det möjligt för teamet att bekräfta att titta på dessa galaxer motsvarade att se tillbaka till en tid då universum var 550 miljoner år gammalt.

Medförfattare professor Richard Ellis (UCL Physics &Astronomy), som har spårat allt mer avlägsna galaxer under sin karriär, sa:"Under det senaste decenniet, astronomer har flyttat tillbaka gränserna för vad vi kan observera till en tid då universum bara var 4% av sin nuvarande ålder. Dock, på grund av den begränsade insynen i jordens atmosfär och kapaciteten hos rymdteleskopen Hubble och Spitzer, vi har nått vår gräns.

"Vi väntar nu med spänning på uppskjutningen av rymdteleskopet James Webb, som vi tror har förmågan att direkt bevittna kosmisk gryning.

"Strävan efter att se detta viktiga ögonblick i universums historia har varit en helig gral inom astronomi i decennier. Eftersom vi är gjorda av material bearbetat i stjärnor, detta är i någon mening sökandet efter vårt eget ursprung."

Den nya studien involverade astronomer vid University of California-Santa Cruz, University of California, och University of Texas.

Det NASA-ledda rymdteleskopet James Webb, efterträdaren till Hubble-observatoriet, är planerad att skjutas upp i rymden i november. Det kommer att bli det främsta observatoriet under det kommande decenniet, betjänar tusentals astronomer över hela världen. Den består av ett infrarött observatorium, en enorm spegel 6,5 meter bred, och en diamantformad solsköld. UCL-forskare vid Mullard Space Science Laboratory har byggt och testat viktiga hårdvarukomponenter för NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), ett av teleskopets fyra instrument.