意想不到的超大质量星系的发现可能不会改写宇宙学，但仍留下疑问

魏洋1

通过观察电磁波谱的不同部分，哈勃太空望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜能够在宇宙的相同部分看到不同的东西。署名:美国国家航空航天局·奥姆斯特德。

（）据德克萨斯大学奥斯汀分校（艾米丽·霍华德）：自从詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）捕捉到早期宇宙的第一瞥以来，天文学家们对比预期更“超大质量”的星系的存在感到惊讶。基于最广泛接受的宇宙学模型，它们应该在宇宙历史的很晚时期才能进化，这促使人们声称该模型需要改变。

这将颠覆几十年来的既定科学。

“宇宙中物体的发展是有层次的。德克萨斯大学奥斯汀分校天文学助理教授朱利安·穆尼奥斯说，他最近在《物理评论快报》上发表了一篇论文，测试了宇宙学模型的变化该研究得出结论，没有必要修改标准宇宙学模型。然而，天文学家可能不得不重新审视他们对第一批星系如何形成和演化的理解。

宇宙学研究我们宇宙的起源、演化和结构，从大爆炸到现在。最广为接受的宇宙学模型被称为λ冷暗物质（CDM）模型或“标准宇宙学模型”。尽管这个模型信息非常丰富，但关于早期宇宙的大部分内容仍然是理论性的，因为天文学家无法完全观察到它。

哈勃太空望远镜于1990年发射升空，在开发和完善标准宇宙学模型方面发挥了关键作用。它用紫外线、可见光和一些近红外波长的光观察宇宙。然而，这使它更善于看到一些东西。例如，哈勃望远镜装备精良，可以观察较小的星系，这些星系通常包含更多的年轻、发射紫外线的恒星和较少的尘埃，这些尘埃往往吸收较短的波长。

JWST于2021年底发射升空，为哈勃望远镜的能力提供了重要补充。通过在近红外和中红外波长进行观测，JWST可以探测到哈勃望远镜看不到的物体。

穆尼奥斯说:“我们正在为未知打开一扇窗。“我们现在能够在以前无法测试的地方测试我们关于宇宙的理论。”



詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的宇宙红外图像。致谢:美国国家航空航天局、欧空局、加空局和航天科学研究所。

大爆炸后不久，情况并不完全一致。密度的微小变化对宇宙未来的结构和演化有着重大影响。密度较大的区域由于重力吸引了更多的物质，最终导致越来越大的结构形成。

JWST观测到的超大质量星系要如此之快地变得如此之大，理论上只有在宇宙大爆炸后更多的高密度区域形成时才有可能。这需要改变标准宇宙学模型。

穆尼奥斯和他的团队验证了这一假设。

他们选择了一个JWST和哈勃都能观测到的宇宙时间范围。在这个范围内，他们确定了JWST数据中最大的星系，并计算了它们形成所需的宇宙早期密度的变化量。

他们还计算了这种假设的变化会导致多少较小的星系。这些额外的较小星系将被哈勃观察到。

穆尼奥斯解释说:“但我们看到的情况并非如此。“考虑到哈勃的观测也会受到影响，你无法改变宇宙学来解释这个丰度问题。”

那么为什么JWST发现了这么多超大质量星系呢？一种可能性是它们包含超大质量黑洞。这些黑洞会加热附近的气体，使星系看起来更亮，因此比实际更大。或者星系可能实际上根本不在早期宇宙中，但它们看起来像是因为尘埃导致它们的颜色看起来比其他情况下更红。这种转变会使星系看起来比实际更远。

除了穆尼奥斯之外，这项研究的作者还有约翰霍普金斯大学的纳什万·萨巴蒂和马克·卡米昂科夫斯基。