2022年7月11日，美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡首次公開發(fā)布的宇宙有被科學(xué)質(zhì)量圖像是迄今為止最深的宇宙紅外視圖。（圖片來源：NASA、大爆ESA、炸理知道CSA和STScI）
（神秘的論沒地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（Paul Sutter）：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）甚至還沒有完成第一年的觀測工作，它已經(jīng)發(fā)出了一些令人驚嘆的打破信號。但在這些令人驚嘆的不圖像和前所未有的發(fā)現(xiàn)中，有一個令人費解的宇宙有被說法：望遠鏡探測到了難以置信的年輕宇宙中的星系。這些星系如此巨大，大爆出現(xiàn)的炸理知道時間如此之早，以至于頭條新聞稱它們“打破了”宇宙大爆炸模型。論沒
這一說法在網(wǎng)上瘋傳，打破但與互聯(lián)網(wǎng)上的不許多事情一樣，這根本不是宇宙有被真的。
現(xiàn)在，有更多的研究來支持大爆炸。最近，研究人員對數(shù)據(jù)進行了更仔細的研究，并確定詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)的遙遠星系確實與我們對宇宙學(xué)的現(xiàn)代理解完全吻合。
遙遠星系的潛在問題并不在于它們的存在。事實上，大爆炸理論的現(xiàn)代公式稱為∧CDM宇宙學(xué)（∧代表暗能量，CDM是“冷暗物質(zhì)”的縮寫），預(yù)測星系將出現(xiàn)在非常年輕的宇宙中。這是因為數(shù)十億年前，根本沒有星系，甚至沒有恒星。當(dāng)我們的宇宙比今天小得多，密度也大得多時，一切都變得更加均勻，只有微小的密度差異隨機出現(xiàn)在這里和那里。
但隨著時間的推移，這些密度的差異越來越大，密度稍高的口袋會將更多的材料拉到上面。在數(shù)億年的時間里，這些口袋形成了第一批恒星，并最終成長為第一批星系。
事實上，韋伯望遠鏡的主要目標(biāo)之一是發(fā)現(xiàn)和描述那些最初的星系，因此在難以置信的年輕宇宙中發(fā)現(xiàn)星系是支持大爆炸理論的一點，而不是反對它。那么沖突是什么呢？這種明顯的緊張是因為這些星系的估計質(zhì)量。有幾個相當(dāng)大——遠超過10^10太陽質(zhì)量。這仍然比銀河系小得多，但對于早期的宇宙來說，它們是相當(dāng)巨大的。
發(fā)現(xiàn)這些星系的研究人員估計，它們的巨大質(zhì)量使它們與許多星系形成和演化的模型處于緊張狀態(tài)。在極端情況下，研究人員聲稱，在∧CDM框架內(nèi)沒有星系形成模型能夠如此迅速地形成如此大的星系。
一些爭論的問題
但這些說法取決于測量到這些星系的精確距離——在這些極端距離下，這是一項極其困難的任務(wù)。對于可能與宇宙學(xué)模型產(chǎn)生緊張關(guān)系的破紀錄星系，研究人員依賴于一種稱為光度紅移的方法，該方法將星系的粗略光譜與模型相匹配，以估計距離。
這種方法是出了名的不可靠，其簡單的效果——比如星系周圍的過量塵埃——使它們看起來比實際更遙遠。
為了準(zhǔn)確判斷大爆炸是否有問題，一個新的研究團隊使用韋伯來識別星系，用一種更精確可靠的方法來確定距離，這就是光譜紅移。這項技術(shù)識別了星系發(fā)射的已知元素的譜線，并利用它們測量紅移，從而測量到星系的距離。
使用這種更精確的技術(shù)，研究小組發(fā)現(xiàn)了四個星系的樣本。所有這些星系都和之前確定的星系一樣遙遠，但它們已經(jīng)確認了可靠的距離。然而，這些星系的質(zhì)量要小得多：大約10^8和10^9太陽質(zhì)量。
所以問題就變成了，∧CDM是否允許這些較小的星系在宇宙歷史上如此年輕的時候就存在，或者這種緊張關(guān)系是否仍然存在？
在模擬中
建造星系并非易事。雖然紙筆數(shù)學(xué)可以讓宇宙學(xué)家在∧CDM模型中描繪宇宙的整體歷史和演化，但星系的形成涉及多種物理的復(fù)雜相互作用：引力、恒星形成和超新星爆炸、塵埃分布、宇宙射線、磁場等等。
考慮到所有這些相互作用，需要使用超級計算機模擬，以獲取數(shù)十億年前宇宙的原始狀態(tài)，并遵循物理定律來構(gòu)建人造星系。這是將我們在現(xiàn)實世界（星系）中看到的東西與∧CDM模型的基本參數(shù)（如宇宙中正常物質(zhì)和暗物質(zhì)的數(shù)量）聯(lián)系起來的唯一方法。
這些模擬讓研究人員可以玩很多種模型。如果沒有任何模型能夠在那個年齡產(chǎn)生如此質(zhì)量的星系，那么∧CDM將陷入困境。
謝天謝地，沒有這樣的問題。該團隊在他們的研究論文中解釋說，在早期宇宙中出現(xiàn)的太陽質(zhì)量為10^8的星系對∧CDM來說并不是一件容易的事。該論文已提交給《天體物理學(xué)雜志快報》，并可通過arXiv作為預(yù)印本獲得。
和往常一樣，這不是最終答案。天文學(xué)家可能會確認到早期宇宙中一個非常大的星系的距離，這可能會迫使我們重新思考我們對星系形成的理解，甚至可能是∧CDM宇宙學(xué)模型。在科學(xué)中，保持開放的心態(tài)總是很重要的。但韋伯早期數(shù)據(jù)中的夸大說法還不足以令人擔(dān)憂。