科學家發現不該存在的星系

●浩海云 編

我們的宇宙，始于大約138億年前的大爆炸。在那之后，原子、分子和恒星等結構才逐漸形成。然而，宇宙中的第一代恒星和星系是如何以及何時形成的，一直是一個難以回答的問題。于2021年圣誕節發射的韋布空間望遠鏡的主要任務之一就是揭開這一迷霧。

韋布空間望遠鏡配備了極高靈敏度的紅外感應儀器，它的高分辨率讓它有能力觀測對哈勃空間望遠鏡來說太過古老、遙遠或微弱的天體。自大爆炸后，宇宙便不斷地在膨脹，因此第一代恒星和星系釋放出的紫外線和可見光在向我們傳播的過程中，也會被宇宙的膨脹拉長。所以當這些光抵達近地空間時，我們看到的便是紅外光。

如今，韋布空間望遠鏡的紅外視野已經為我們帶來一幅幅全新的宇宙圖像，并且已經發現一些存在于大爆炸后約2～4億年的古老星系。在一項新的研究中，韋布空間望遠鏡更是顛覆了我們對星系的理解：一個國際團隊在早期宇宙中發現了6個古老的星系，它們的質量比任何人預想的都要大得多！

韋布空間望遠鏡

在發表于《自然》的論文中，研究人員介紹了這6個“本不該存在”的古老星系。假如結果是正確的，就意味著要么宇宙學模型需要被修正，要么就需要改變對早期宇宙中星系形成的科學理解。

古老卻巨大

研究團隊利用韋布空間望遠鏡發布的第一個數據集，對靠近北斗七星的一片天區進行了調查，這是哈勃在20世紀90年代首次觀測到的一片相對“無聊”的區域。

在研究一片大概只有郵票大小的區域時，團隊發現了一些奇怪的“模糊光點”，它們看起來異常紅、異常明亮。在天文學中，紅光可以理解成“古老的光”（相比之下，距離地球越近的光就越藍）。

研究人員對這些光進行了計算和建模。他們發現，每一個候選星系都存在于宇宙黎明時期，也就是大約在大爆炸后的5～7億年（或者說距今130億年前）。這些星系所包含的恒星質量是太陽的100億倍，其中一個更是高達1000億倍！

在標準宇宙學模型中，宇宙中的物質是慢慢聚集在一起，從小的結構逐漸融合成更大的結構。我們的銀河系正是經歷超過130億年時間的發展，才演變成今天的樣子。但這些既龐大又明亮的星系，所包含的恒星卻幾乎和現代銀河系一樣多，這簡直令人難以置信。研究人員稱它們為“宇宙破壞者”，因為在早期宇宙中，根本沒有足夠的時間可以制造出跟銀河系一樣多的恒星。

六個“本不該存在”的古老星系

錯誤還是顛覆？

這樣驚人的數據讓研究人員自然冒出的第一個想法是，他們一定犯了個錯，而他們找出這個錯誤就可以了。但最終，盡管進行了許多嘗試，他們仍沒有找到這個假想的“錯誤”。一種可能的解釋是，宇宙中存在著某種未知的方式，可以快速地形成這些“怪物”星系。

但需要注意的是，目前只是初步觀測的結果，所以我們并不能排除其他可能性，比如它們實際上并不是星系而是其他天體。為了確切地知道這些遙遠的物體究竟是什么，天文學家需要使用光譜學來確認它們的真實距離和質量。

此外，光譜學也能告訴我們，是什么產生了光，是恒星還是其他更奇特的東西。比如看起來像是恒星發出的光，實際上是由星系中心的超大質量黑洞吞噬的氣體和塵埃發出的光。

幸運的話，在不到一年的時間，韋布空間望遠鏡就能為我們揭曉謎題的最終答案。