Det har varit en spännande vecka med utgivningen av hisnande bilder av vårt universum av James Webb Space Telescope (JWST). Bilder som den nedan ger oss en chans att se svaga avlägsna galaxer som de var för mer än 13 miljarder år sedan.

Det är den perfekta tiden att ta ett steg tillbaka och uppskatta vår förstklassiga biljett till universums djup och hur dessa bilder tillåter oss att se tillbaka i tiden.

Dessa bilder lyfter också fram intressanta punkter om hur universums expansion påverkar hur vi beräknar avstånd i kosmologisk skala.

Moderne tidsresor

Att se tillbaka i tiden kan låta som ett konstigt koncept, men det är vad rymdforskare gör varje dag.

Vårt universum är bundet av fysikens regler, med en av de mest kända "reglerna" är ljusets hastighet. Och när vi talar om "ljus" syftar vi faktiskt på alla våglängder över det elektromagnetiska spektrumet, som färdas med omkring 300 000 kilometer per sekund.

Ljus färdas så snabbt att det i våra vardagliga liv verkar vara omedelbart. Även vid dessa halsbrytande hastigheter tar det fortfarande lite tid att resa var som helst över kosmos.

När du tittar på månen ser du den faktiskt som den var för 1,3 sekunder sedan. Det är bara en liten titt bakåt i tiden, men det är fortfarande det förflutna. Det är samma sak med solljus, förutom att fotoner (ljuspartiklar) som emitteras från solens yta färdas drygt åtta minuter innan de slutligen når jorden.

Vår galax, Vintergatan, sträcker sig över 100 000+ ljusår. Och de vackra nyfödda stjärnorna som syns på JWST:s Carina Nebula-bild är 7 500 ljusår bort. Med andra ord är den här nebulosa som bilden visar en tid ungefär 2 000 år tidigare än när den första skriften någonsin tros ha uppfunnits i det antika Mesopotamien.

Varje gång vi tittar bort från jorden, tittar vi tillbaka i tiden till hur saker en gång var. Detta är en superkraft för astronomer eftersom vi kan använda ljus, som observerats genom tiden, för att försöka pussla ihop mysteriet med vårt universum.

Vad gör JWST spektakulärt

Rymdbaserade teleskop låter oss se vissa ljusområden som inte kan passera genom jordens täta atmosfär. Rymdteleskopet Hubble designades och optimerades för att använda både ultravioletta (UV) och synliga delar av det elektromagnetiska spektrumet.

JWST designades för att använda ett brett spektrum av infrarött ljus. Och detta är en viktig anledning till att JWST kan se längre tillbaka i tiden än Hubble.

Galaxer sänder ut en rad våglängder på det elektromagnetiska spektrumet, från gammastrålar till radiovågor och allt däremellan. Alla dessa ger oss viktig information om olika fysik som förekommer i en galax.

När galaxer är nära oss har deras ljus inte förändrats så mycket sedan det sänds ut, och vi kan undersöka ett stort antal av dessa våglängder för att förstå vad som händer inuti dem.

Men när galaxer är extremt långt borta har vi inte längre den lyxen. Ljuset från de mest avlägsna galaxerna, som vi ser det nu, har sträckts ut till längre och rödare våglängder på grund av universums expansion.

Detta betyder att en del av det ljus som skulle ha varit synligt för våra ögon när det först sänds ut har sedan dess förlorat energi när universum expanderade. Det är nu i en helt annan region av det elektromagnetiska spektrumet. Detta är ett fenomen som kallas "kosmologisk rödförskjutning".

Och det är här JWST verkligen lyser. Det breda utbudet av infraröda våglängder som kan detekteras av JWST gör att den kan se galaxer som Hubble aldrig kunde. Kombinera denna förmåga med JWST:s enorma spegel och suveräna pixelupplösning, och du har den mest kraftfulla tidsmaskinen i det kända universum.

Lätt ålder är inte lika med avstånd

Med hjälp av JWST kommer vi att kunna fånga extremt avlägsna galaxer eftersom de var bara 100 miljoner år efter Big Bang - som hände för cirka 13,8 miljarder år sedan.

Så vi kommer att kunna se ljus från 13,7 miljarder år sedan. Det som är på väg att skada din hjärna är dock att dessa galaxer inte är 13,7 miljarder ljusår bort. Det faktiska avståndet till dessa galaxer idag skulle vara ~46 miljarder ljusår.

Denna diskrepans är helt och hållet tack vare det expanderande universum och gör det svårt att arbeta i stor skala.

Universum förbrukas på grund av något som kallas "mörk energi". Det anses vara en universell konstant, som agerar lika i alla områden av rum-tiden (strukturen i vårt universum).

Och ju mer universum expanderar, desto större effekt har mörk energi på dess expansion. Det är därför även om universum är 13,8 miljarder år gammalt, så är det faktiskt cirka 93 miljarder ljusår i diameter.

Vi kan inte se effekten av mörk energi på galaktisk skala (inom Vintergatan) men vi kan se den över mycket större kosmologiska avstånd.

Luta dig tillbaka och njut

Vi lever i en anmärkningsvärd tid av teknik. För bara 100 år sedan visste vi inte att det fanns galaxer utanför vår egen. Nu uppskattar vi att det finns biljoner, och vi är bortskämda med valmöjligheter.

Under överskådlig framtid kommer JWST att ta oss med på en resa genom rum och tid varje vecka. Du kan hålla dig uppdaterad med de senaste nyheterna när NASA släpper dem. + Utforska vidare

NASA avslöjar Webb-teleskopets första kosmiska mål

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.