另一個世界

關(guān)鍵問題：行星系統(tǒng)在哪里以及如何形成和演化？

由于系外行星研究領(lǐng)域（太陽系外的行星）的快速發(fā)展，韋伯將能夠為諸如以下關(guān)鍵問題做出貢獻：地球是獨一無二的嗎？是否存在其他與我們類似的行星系統(tǒng)？我們在宇宙中是孤獨的嗎？

韋伯將詳細研究各種系外行星的大氣層。它將尋找類似地球的大氣層以及甲烷、水、氧氣、二氧化碳和復雜有機分子等關(guān)鍵材料的特征，希望找到生命的組成部分。通過這種方式，韋伯將補充歐空局的大氣遙感紅外系外行星大型調(diào)查（Ariel），該調(diào)查將研究系外行星的組成、形成和演化方式。

言歸正傳，韋伯還將研究我們太陽系中的系外行星。許多系外行星與海王星和天王星相似，因此研究太陽系附近的行星可以為更好地理解行星形成提供新的見解。

恒星的生命周期

關(guān)鍵問題：恒星如何以及在哪里形成？是什么決定了它們形成的數(shù)量和各自的質(zhì)量？恒星是如何死亡的，它們的死亡對周圍的介質(zhì)有什么影響？

恒星將宇宙中的簡單元素轉(zhuǎn)化為較重的元素，并通過超新星爆炸將它們傳播到整個宇宙。通過觀察光譜的紅外部分，韋伯將能夠透過新生恒星周圍的塵埃包層進行觀察。其極高的靈敏度還將使天文學家能夠直接研究微弱的原恒星核心——恒星誕生的最早階段。

韋伯將研究褐矮星，這是行星和恒星之間的微弱物體，它們本身的質(zhì)量不足以引發(fā)熱核反應(yīng)并成為成熟的恒星。韋伯將確定塵埃和氣體云如何以及為何坍縮成恒星或成為氣態(tài)巨行星或褐矮星。

韋伯還將看到質(zhì)量最大的恒星爆炸成超新星，留下更多的塵埃和氣體云，以及豐富宇宙的珍貴重金屬，形成新一代恒星。

早期宇宙

關(guān)鍵問題：早期宇宙是什么樣的？第一批恒星和星系何時出現(xiàn)？

在人類歷史上，我們第一次有機會直接觀察第一批恒星和星系的形成。韋伯的紅外視覺使其成為一臺強大的時間機器，可以回溯135 億年前，超越哈勃“深視場”的限制。據(jù)悉，哈勃的“深場”向我們展示了年輕的星系。當時，它們只有幾億年的歷史，而且體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、不規(guī)則。韋伯的紅外靈敏度不僅將進一步回溯，還將揭示更多有關(guān)早期宇宙中恒星和星系的信息。哈勃正在觀察處于“嬰兒期”的星系，而韋伯將觀察處于“嬰兒期”的星系。

韋伯的數(shù)據(jù)還將回答有關(guān)黑洞早期如何形成和發(fā)展以及它們對早期宇宙的形成和演化產(chǎn)生什么影響的引人注目的問題。

隨著時間的推移星系

關(guān)鍵問題：第一個星系是如何隨著時間演化的？關(guān)于暗物質(zhì)和暗能量我們能了解什么？

今天的宇宙充滿了星系——由數(shù)千億顆恒星組成的宇宙島嶼。它們的大小和形狀差異很大，并掌握著它們?nèi)绾涡纬珊瓦M化的線索。在最初的幾十億年里，宇宙非常活躍，星系經(jīng)歷合并事件或超新星爆炸，這些事件被撕裂并散布著短命的大質(zhì)量恒星。韋伯在紅外波長下工作，可以觀察到來自這些原始星系的大部分光，并揭示它們被塵?；\罩的恒星誕生和吸收物質(zhì)的黑洞。

韋伯還將揭示暗物質(zhì)，這是一種充滿宇宙但不直接可見的物質(zhì)。通過這種方式，韋伯將補充歐空局的歐幾里得任務(wù)，該任務(wù)將繪制宇宙的幾何形狀，并致力于研究暗能量（宇宙加速膨脹背后的力量）和暗物質(zhì)。