英國知名學術(shù)期刊《自然》22日刊載的論文說，詹姆斯·韋布空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)6個“候選”星系,。它們在宇宙大爆炸后不久出現(xiàn),，形成速度之快難以用現(xiàn)有天文學理論解釋。
研究人員眼下等待進一步確認這些天體的“身份”,，認為其中一些很可能是大質(zhì)量星系,。一旦確認，它們的存在將顛覆科學界對早期宇宙的認識,，宇宙學一些基本規(guī)則或需修改,。
2022年7月11日，美國政府公布首張詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍攝的全彩宇宙深空圖像,，拍攝的是“SMACS 0723”星系團,。美國國家航空航天局表示，這是迄今最遙遠,、最清晰的宇宙紅外圖像,。新華社發(fā)
“高不足7厘米、重70公斤的嬰兒”
觀測數(shù)據(jù)來自韋布望遠鏡發(fā)布的第一批數(shù)據(jù)集,。由澳大利亞,、美國,、丹麥和西班牙研究人員組成的專門小組分析數(shù)據(jù)時,，在北斗七星附近一片不引人注意的區(qū)域發(fā)現(xiàn)一些“模糊的點”,，亮度異常且紅得不尋常,。
在天文學中,，紅色代表“年長”,。隨著宇宙持續(xù)膨脹,，早期發(fā)光天體發(fā)出的紫外線和可見光朝光譜的紅端移動,，最終以紅外線的形式如今抵達近地空間,，這種現(xiàn)象稱為“紅移”,。韋布望遠鏡作為哈勃空間望遠鏡的“繼任者”，觀測波長主要處于紅外波段,，有助于科學家“以更近距離看到萬物起源”,。相比之下，哈勃望遠鏡主要在可見光和紫外波段觀測,。
研究人員分析后認為,，他們發(fā)現(xiàn)的6個紅點可能是星系，大約形成于宇宙大爆炸后5億至7億年,，當時宇宙年齡相當于現(xiàn)在的3%左右,。據(jù)法新社報道，其中兩個星系在哈勃望遠鏡拍攝的圖像中出現(xiàn)過,，但特別模糊,，以致當時沒有被注意到。
這是美國國家航空航天局2022年7月12日公布的詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍攝的宇宙圖像,。新華社發(fā)
研究人員依據(jù)數(shù)據(jù)推算,，這些“候選”星系內(nèi)部的恒星總質(zhì)量相當于100億至1000億個太陽,。其中一個星系的質(zhì)量似乎與銀河系相當，但密度是銀河系的30倍,，看上去與目前宇宙中的星系有根本不同,。
路透社援引論文第一作者、澳大利亞斯威本科技大學天體物理學家伊沃·拉貝的話報道：“如果銀河系是一個體型正常的成年人,，高1.75米,，重70公斤，那么這些星系就像是1歲的嬰兒,，體重(與成年人)差不多,，身高不足7厘米。早期宇宙充滿了怪誕,?！?/p>
依據(jù)研究人員說法，這些天體形成于宇宙早期,，依據(jù)現(xiàn)有天文學理論推測,，當時“只能存在一些微小的、年輕的‘嬰兒’星系”,，沒想到那么早就存在與銀河系一樣成熟的星系,。要知道，銀河系達到如今的規(guī)模用了超過130億年,。
另外,，這些“候選”星系的質(zhì)量比宇宙學標準模型推測的大得多，最多相差100倍,。如果把它們內(nèi)部的恒星加起來,，“將超過當時宇宙中存在物質(zhì)的總質(zhì)量”。
這是美國國家航空航天局2022年7月12日公布的詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍攝的宇宙圖像,。新華社發(fā)
與當前宇宙學模型相悖
拉貝說,，年輕的星系要在7億年內(nèi)“長”到銀河系的規(guī)模，其成長速度必須是銀河系的20倍左右,。在宇宙大爆炸后這么快就存在如此大質(zhì)量的星系,，這與當前宇宙學模型相悖，而這一模型代表了科學界對宇宙運行方式的最佳理解,。對于這種矛盾,，一種可能的解釋是，星系的形成還有人類目前未知的方式,，“似乎有一個通道是快車道,，而快車道創(chuàng)造出了怪物”。
依據(jù)當前主流宇宙學理論，宇宙起源于138億年前的一次大爆炸,，在大爆炸后38萬年到大約1.5億年間,，經(jīng)歷了沒有任何發(fā)光天體的“黑暗時代”。在“黑暗時代”末期,，宇宙大尺度結(jié)構(gòu)在暗物質(zhì)引力作用下顯現(xiàn),，誕生了第一代恒星和星系,。
暗物質(zhì)是理論上可能存在的一種不可見物質(zhì),。科學家在天文觀測中發(fā)現(xiàn)很多疑似違反牛頓萬有引力定律的現(xiàn)象,，但可以在假設(shè)暗物質(zhì)存在的前提下得到很好的解釋,。根據(jù)科學家推算，在宇宙物質(zhì)總質(zhì)量中,，普通物質(zhì)約占15%,，其余85%是暗物質(zhì)。
這是美國國家航空航天局2022年7月12日公布的詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍攝的宇宙圖像,。新華社發(fā)
英國諾丁漢大學天體物理學家?，敗げ槠章嬖V英國《衛(wèi)報》，如果大爆炸后不久就能形成如此巨大的星系,，表明“黑暗時代可能沒有那么黑,，或許宇宙中大量恒星形成的時間遠比我們認為的早”。
據(jù)英國《科學通訊》季刊網(wǎng)站報道,，英國赫特福德郡大學天文學家?，敗た碌偎?萊克給出了另一種解釋：部分新發(fā)現(xiàn)的星系的核心存在超大質(zhì)量黑洞，看起來像星光的東西可能是黑洞吞噬的氣體和塵埃發(fā)出的光,。韋布望遠鏡先前拍到過一個活躍的超大質(zhì)量“候選”黑洞,，經(jīng)分析，其形成時間比上述“候選”星系更早,。不過,，科學家目前還難以解釋為何宇宙大爆炸后這么快就能形成超大質(zhì)量黑洞。
柯蒂斯-萊克說,，為確認新發(fā)現(xiàn)天體的“身份”,，天文學家需要進一步確認它們的距離、質(zhì)量,、光譜信息等,。
拉貝說，韋布望遠鏡已經(jīng)拍攝了一些星系的光譜,，“幸運的話,，一年后我們會知道更多”。
