The James Webb Space Telescope (JWST) is a large (6.6 m), cold (<50 K), infrared (IR)-optimized space observatory that will be launched early in the next decade into orbit around the second Earth–Sun Lagrange point. The observatory will have four instruments: a near-IR camera, a near-IR multiobject spectrograph, and a tunable filter imager will cover the wavelength range, 0.6 < ; < 5.0 μ m, while the mid-IR instrument will do both imaging and spectroscopy from 5.0 < ; < 29 μ m. The JWST science goals are divided into four themes. The key objective of The End of the Dark Ages: First Light and Reionization theme is to identify the first luminous sources to form and to determine the ionization history of the early universe. The key objective of The Assembly of Galaxies theme is to determine how galaxies and the dark matter, gas, stars, metals, morphological structures, and active nuclei within them evolved from the epoch of reionization to the present day. The key objective of The Birth of Stars and Protoplanetary Systems theme is to unravel the birth and early evolution of stars, from infall on to dust-enshrouded protostars to the genesis of planetary systems. The key objective of the Planetary Systems and the Origins of Life theme is to determine the physical and chemical properties of planetary systems including our own, and investigate the potential for the origins of life in those systems. Within these themes and objectives, we have derived representative astronomical observations. To enable these observations, JWST consists of a telescope, an instrument package, a spacecraft, and a sunshield. The telescope consists of 18 beryllium segments, some of which are deployed. The segments will be brought into optical alignment on-orbit through a process of periodic wavefront sensing and control. The instrument package contains the four science instruments and a fine guidance sensor. The spacecraft provides pointing, orbit maintenance, and communications. The sunshield provides passive thermal control. The JWST operations plan is based on that used for previous space observatories, and the majority of JWST observing time will be allocated to the international astronomical community through annual peer-reviewed proposal opportunities.

We report on a complete sample of seven luminous early-type galaxies in the Hubble Ultra Deep Field (UDF) with spectroscopic redshifts between 1.39 and 2.47, and to KAB < 23. Using the BzK selection criterion, we have preselected a set of objects over the UDF, which fulfill the photometric conditions for being passively evolving galaxies at z > 1.4. Low-resolution spectra of these objects have been extracted from the Hubble Space Telescope (HST) ACS grism data taken over the UDF by the Grism ACS Program for Extragalactic Science (GRAPES) project. Redshifts for the seven galaxies have been identified based on the UV feature at rest frame 2640 < λ < 2850 Å. This feature is mainly due to a combination of Fe II, Mg I, and Mg II absorptions, which are characteristic of stellar populations dominated by stars older than ~0.5 Gyr. The redshift identification and the passively evolving nature of these galaxies is further supported by the photometric redshifts and by the overall spectral energy distribution (SED), with the ultradeep HST ACS NICMOS imaging revealing compact morphologies typical of elliptical/early-type galaxies. From the SED we derive stellar masses of ≳1011 M☉ and ages of ~1 Gyr. Their space density at ⟨z⟩ = 1.7 appears to be roughly a factor of 2-3 smaller than that of their local counterparts, further supporting the notion that such massive and old galaxies are already ubiquitous at early cosmic times. Much smaller effective radii are derived for some of the objects, compared to local massive ellipticals, which may be due to morphological K-corrections, evolution, or the presence of a central pointlike source. Nuclear activity is indeed present in a subset of the galaxies, as revealed by the fact that they are hard X-ray sources, which suggests that active galactic nucleus (AGN) activity may have played a role in discontinuing star formation.

Abstract A bright ( m F150W,AB = 24 mag), z = 1.95 supernova (SN) candidate was discovered in JWST/NIRCam imaging acquired on 2023 November 17. The SN is quintuply imaged as a result of strong gravitational lensing by a foreground galaxy cluster, detected in three locations, and remarkably is the second lensed SN found in the same host galaxy. The previous lensed SN was called “Requiem,” and therefore the new SN is named “Encore.” This makes the MACS J0138.0−2155 cluster the first known system to produce more than one multiply imaged SN. Moreover, both SN Requiem and SN Encore are Type Ia SNe (SNe Ia), making this the most distant case of a galaxy hosting two SNe Ia. Using parametric host fitting, we determine the probability of detecting two SNe Ia in this host galaxy over a ∼10 yr window to be ≈3%. These observations have the potential to yield a Hubble constant ( H 0 ) measurement with ∼10% precision, only the third lensed SN capable of such a result, using the three visible images of the SN. Both SN Requiem and SN Encore have a fourth image that is expected to appear within a few years of ∼2030, providing an unprecedented baseline for time-delay cosmography.

The Cosmic Gems arc is among the brightest and highly magnified galaxies observed at redshift z ∼ 10.21. However, it is an intrinsically UV faint galaxy, in the range of those now thought to drive the reionization of the universe2–4. Hitherto the smallest features resolved in a galaxy at a comparable redshift are between a few hundreds and a few tens of parsecs5,6. Here we report JWST observations of the Cosmic Gems. The light of the galaxy is resolved into five star clusters located in a region smaller than 70 parsec. They exhibit minimal dust attenuation and low metallicity, ages younger than 50 Myr and intrinsic masses of ∼ 106 M⊙. Their lensing-corrected sizes are approximately 1 pc, resulting in stellar surface densities near 105 M⊙ /pc2, three orders of magnitude higher than typical young star clusters in the local universe7. Despite the uncertainties inherent to the lensing model, they are consistent with being gravitationally bound stellar systems, i.e., proto-globular clusters (proto-GCs). We conclude that star cluster formation and feedback likely contributed to 3 shape the properties of galaxies during the epoch of reionization.

Abstract SN H0pe is a triply imaged supernova (SN) at redshift z = 1.78 discovered using the James Webb Space Telescope. In order to classify the SN spectroscopically and measure the relative time delays of its three images (designated A, B, and C), we acquired NIRSpec follow-up spectroscopy spanning 0.6–5 μ m. From the high signal-to-noise spectra of the two bright images B and C, we first classify the SN, whose spectra most closely match those of SN 1994D and SN 2013dy, as a Type Ia SN. We identify prominent blueshifted absorption features corresponding to Si ii λ 6355 and Ca ii H λ 3970 and K λ 3935. We next measure the absolute phases of the three images from our spectra, which allow us to constrain their relative time delays. The absolute phases of the three images, determined by fitting the three spectra to Hsiao07 SN templates, are 6.5 − 1.8 + 2.4 days, 24.3 − 3.9 + 3.9 days, and 50.6 − 15.3 + 16.1 days for the brightest to faintest images. These correspond to relative time delays between Image A and Image B and between Image B and Image C of − 122.3 − 43.8 + 43.7 days and 49.3 − 14.7 + 12.2 days, respectively. The SALT3-NIR model yields phases and time delays consistent with these values. After unblinding, we additionally explored the effect of using Hsiao07 template spectra for simulations through 80 days instead of 60 days past maximum, and found a small (11.5 and 1.0 days, respectively) yet statistically insignificant (∼0.25 σ and ∼0.1 σ ) effect on the inferred image delays.

Abstract We test the relationship between UV-derived star formation rates (SFRs) and the 7.7 μ m polycyclic aromatic hydrocarbon luminosities from the integrated emission of galaxies at z ∼ 0–2. We utilize multiband photometry covering 0.2–160 μ m from the Hubble Space Telescope, CFHT, JWST, Spitzer, and Herschel for galaxies in the Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey. We perform spectral energy distribution (SED) modeling of these data to measure dust-corrected far-UV (FUV) luminosities, L FUV , and UV-derived SFRs. We then fit SED models to the JWST/MIRI 7.7–21 μ m CEERS data to derive rest-frame 7.7 μ m luminosities, L 770 , using the average flux density in the rest-frame MIRI F770W bandpass. We observe a correlation between L 770 and L FUV , where log L 770 ∝ ( 1.27 ± 0.04 ) log L FUV . L 770 diverges from this relation for galaxies at lower metallicities, lower dust obscuration, and for galaxies dominated by evolved stellar populations. We derive a “single-wavelength” SFR calibration for L 770 that has a scatter from model estimated SFRs ( σ ΔSFR ) of 0.24 dex. We derive a “multiwavelength” calibration for the linear combination of the observed FUV luminosity (uncorrected for dust) and the rest-frame 7.7 μ m luminosity, which has a scatter of σ ΔSFR = 0.21 dex. The relatively small decrease in σ suggests this is near the systematic accuracy of the total SFRs using either calibration. These results demonstrate that the rest-frame 7.7 μ m emission constrained by JWST/MIRI is a tracer of the SFR for distant galaxies to this accuracy, provided the galaxies are dominated by star formation with moderate-to-high levels of attenuation and metallicity.

Abstract We present the AstroSat UV Deep Field south (AUDFs), an imaging survey using the wide-field Ultraviolet Imaging Telescope on board AstroSat. AUDFs cover ∼236 arcmin 2 of the sky area, including the Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS) South field in F154W and N242W filters. The deep and shallow parts of AUDFs have an exposure time ∼62,000 and ∼31,000 s, respectively, in the F154W filter, while in the N242W filter, they are ∼64,000 and ∼34,000 s. These observations reached a 3 σ depth of 27.2 and 27.7 AB mag with a 50% completeness limit of 27 and 27.6 AB mag in the F154W and N242W filters, respectively. With the acquired depth, AUDFs is the deepest far- and near-UV imaging data covering the largest area known to date at 1.″2–1.″6 spatial resolution. Two primary catalogs were constructed for the F154W and N242W filters, each containing 13,495 and 19,374 sources brighter than the 3 σ detection limit, respectively. Our galaxy counts of a power-law slope of ∼0.43 dex mag −1 in the N242W filter match well with Hubble Space Telescope/Wide-Field Camera 3/UVIS observations. A wide range of extragalactic science can be achieved with this unique data, such as providing a sample of galaxies emitting ionizing photons in the redshift range of z ∼1–3 and beyond, constraining the UV luminosity function, investigating the extended UV emission around star-forming galaxies and UV morphologies for z < 1. The UV catalog will enhance the legacy value of the existing optical/IR imaging and spectroscopic observations from ground- and space-based telescopes on the GOODS South field.

Abstract The first James Webb Space Telescope (JWST) Near InfraRed Camera imaging in the field of the galaxy cluster PLCK G165.7+67.0 ( z = 0.35) uncovered a Type Ia supernova (SN Ia) at z = 1.78, called “SN H0pe.” Three different images of this one SN were detected as a result of strong gravitational lensing, each one traversing a different path in spacetime, thereby inducing a relative delay in the arrival of each image. Follow-up JWST observations of all three SN images enabled photometric and rare spectroscopic measurements of the two relative time delays. Following strict blinding protocols which oversaw a live unblinding and regulated postunblinding changes, these two measured time delays were compared to the predictions of seven independently constructed cluster lens models to measure a value for the Hubble constant, H 0 = 71.8 + 9.2 − 8.1 km s −1 Mpc −1 . The range of admissible H 0 values predicted across the lens models limits further precision, reflecting the well-known degeneracies between lens model constraints and time delays. It has long been theorized that a way forward is to leverage a standard candle, but this has not been realized until now. For the first time, the lens models are evaluated by their agreement with the SN absolute magnifications, breaking degeneracies and producing our best estimate, H 0 = 75.7 − 5.5 + 8.1 km s −1 Mpc −1 . This is the first precise measurement of H 0 from a multiply imaged SN Ia and only the second from any multiply imaged SN.