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布的科學質量圖像是迄今為止最深的宇宙紅外視圖。（圖片來源：NASA、ESA、CSA和STScI）
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（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，它已經發出了一些令人驚歎的信號。但在這些令人驚歎的圖像和前所未有的發現中，有一個令人費解的說法：望遠鏡探測到了難以置信的年輕宇宙中的星係。這些星係如此巨大，出現的時間如此之早，以至於頭條新聞稱它們“打破了”宇宙大爆炸模型。
這一說法在網上瘋傳，但與互聯網上的許多事情一樣，這根本不是真的。
現在，有更多的研究來支持大爆炸。最近，研究人員對數據進行了更仔細的研究，並確定詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現的遙遠星係確實與我們對宇宙學的現代理解完全吻合。
遙遠星係的潛在問題並不在於它們的存在。事實上，大爆炸理論的現代公式稱為∧CDM宇宙學（∧代表暗能量，CDM是“冷暗物質”的縮寫），預測星係將出現在非常年輕的宇宙中。這是因為數十億年前，根本沒有星係，甚至沒有恒星。當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，隻有微小的密度差異隨機出現在這裏和那裏。
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麵。在數億年的時間裏，這些口袋形成了第一批恒星，並最終成長為第一批星係。
事實上，韋伯望遠鏡的主要目標之一是發現和描述那些最初的星係，因此在難以置信的年輕宇宙中發現星係是支持大爆炸理論的一點，而不是反對它。那麽衝突是什麽呢？這種明顯的緊張是因為這些星係的估計質量。有幾個相當大——遠超過10^10太陽質量。這仍然比銀河係小得多，但對於早期的宇宙來說，它們是相當巨大的。
發現這些星係的研究人員估計，它們的巨大質量使它們與許多星係形成和演化的模型處於緊張狀態。在極端情況下，研究人員聲稱，在∧CDM框架內沒有星係形成模型能夠如此迅速地形成如此大的星係。
一些爭論的問題
但這些說法取決於測量到這些星係的精確距離——在這些極端距離下，這是一項極其困難的任務。對於可能與宇宙學模型產生緊張關係的破紀錄星係，研究人員依賴於一種稱為光度紅移的方法，該方法將星係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——比如星係周圍的過量塵埃——使它們看起來比實際更遙遠。
為了準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係，用一種更精確可靠的方法來確定距離，這就是光譜紅移。這項技術識別了星係發射的已知元素的譜線，並利用它們測量紅移，從而測量到星係的距離。
使用這種更精確的技術，研究小組發現了四個星係的樣本。所有這些星係都和之前確定的星係一樣遙遠，但它們已經確認了可靠的距離。然而，這些星係的質量要小得多：大約10^8和10^9太陽質量。
所以問題就變成了，∧CDM是否允許這些較小的星係在宇宙曆史上如此年輕的時候就存在，或者這種緊張關係是否仍然存在？
在模擬中
建造星係並非易事。雖然紙筆數學可以讓宇宙學家在∧CDM模型中描繪宇宙的整體曆史和演化，但星係的形成涉及多種物理的複雜相互作用：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，以獲取數十億年前宇宙的原始狀態，並遵循物理定律來構建人造星係。這是將我們在現實世界（星係）中看到的東西與∧CDM模型的基本參數（如宇宙中正常物質和暗物質的數量）聯係起來的唯一方法。
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生如此質量的星係，那麽∧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，在早期宇宙中出現的太陽質量為10^8的星係對∧CDM來說並不是一件容易的事。該論文已提交給《天體物理學雜誌快報》，並可通過arXiv作為預印本獲得。
和往常一樣，這不是最終答案。天文學家可能會確認到早期宇宙中一個非常大的星係的距離，這可能會迫使我們重新思考我們對星係形成的理解，甚至可能是∧CDM宇宙學模型。在科學中，保持開放的心態總是很重要的。但韋伯早期數據中的誇大說法還不足以令人擔憂。

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