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詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的第一個(gè)結(jié)果暗示了星系如此之早和如此巨大，以至于它們與我們對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)形成的理解存在沖突。已經(jīng)提出了各種解釋，可能會(huì)緩解這種緊張關(guān)系。但是現(xiàn)在，宇宙黎明中心的一項(xiàng)新研究表明，在如此早期的時(shí)代從未研究過這種效應(yīng)，表明星系可能更大。

如果你一直在關(guān)注詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的第一個(gè)結(jié)果，你可能聽說過最早的星系觀測(cè)的首要問題：它們太大了。

【資料圖】

從第一張圖像發(fā)布幾天后，在接下來的幾個(gè)月里，出現(xiàn)了關(guān)于越來越遙遠(yuǎn)的星系的新報(bào)告。令人不安的是，有幾個(gè)星系似乎“太大了”。

從我們目前接受的宇宙結(jié)構(gòu)和演化的一致性模型，即所謂的ΛCDM模型來看，它們根本不應(yīng)該有時(shí)間形成這么多恒星。

雖然ΛCDM不是一個(gè)神圣的堅(jiān)不可摧的圣杯，但有很多理由等待范式轉(zhuǎn)變：我們看到星系的測(cè)量時(shí)代可能被低估了。

它們的恒星質(zhì)量可能被高估了。或者我們可能只是幸運(yùn)，以某種方式發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)質(zhì)量最大的星系。

仔細(xì)觀察

但現(xiàn)在，宇宙黎明中心的博士生克拉拉·吉門尼斯·阿特加(Clara Giménez Arteaga)提出了一種可能進(jìn)一步加劇緊張局勢(shì)的效果。

從本質(zhì)上講，一個(gè)星系的恒星質(zhì)量是通過測(cè)量星系發(fā)出的光量來估計(jì)的，并計(jì)算發(fā)射這個(gè)量需要多少顆恒星。通常的方法是考慮來自整個(gè)星系的組合光。

然而，仔細(xì)觀察詹姆斯·韋伯(James Webb)觀察到的五個(gè)星系的樣本，吉門尼斯·阿特亞加(Giménez Arteaga)發(fā)現(xiàn)，如果將星系不視為一大團(tuán)恒星，而是將其視為由多個(gè)團(tuán)塊組成的實(shí)體，則會(huì)出現(xiàn)不同的畫面。

“我們使用標(biāo)準(zhǔn)程序從詹姆斯韋伯拍攝的圖像中計(jì)算恒星質(zhì)量，但以像素為單位，而不是觀察整個(gè)星系，”Giménez Arteaga說。

“原則上，人們可能會(huì)期望結(jié)果是相同的：添加來自所有像素的光并找到總恒星質(zhì)量，而不是計(jì)算每個(gè)像素的質(zhì)量并添加所有單個(gè)恒星質(zhì)量。但事實(shí)并非如此。

事實(shí)上，推斷出的恒星質(zhì)量現(xiàn)在被證明是十倍。

下圖顯示了五個(gè)星系，它們的恒星質(zhì)量由兩種方式?jīng)Q定。如果兩種不同的方法達(dá)成一致，所有星系都將沿著名為“相同”的傾斜線分布。但它們都位于這條線之上。

出彩

那么，恒星質(zhì)量如此之大的原因是什么呢?

Giménez Arteaga解釋說：“恒星群一方面是小而微弱的恒星，另一方面是明亮的大質(zhì)量恒星的混合體。如果我們只看組合光，明亮的恒星往往會(huì)完全超過微弱的恒星，使它們不被注意。我們的分析表明，明亮的恒星形成團(tuán)塊可能主導(dǎo)總光，但大部分質(zhì)量存在于較小的恒星中。

恒星質(zhì)量是用于表征星系的主要特性之一，Giménez-Arteaga的結(jié)果強(qiáng)調(diào)了能夠解析星系的重要性。

但對(duì)于最遙遠(yuǎn)和最微弱的人來說，這并不總是可能的。這種效應(yīng)以前已經(jīng)研究過，但只是在宇宙歷史的更晚的時(shí)代。

因此，下一步是尋找不需要高分辨率的特征，并且與“真正的”恒星質(zhì)量相關(guān)。

“后來的其他研究也發(fā)現(xiàn)了這種差異。如果我們能夠確定這種影響在早期時(shí)代的普遍性和嚴(yán)重程度，并對(duì)其進(jìn)行量化，我們將更接近于推斷遙遠(yuǎn)星系的強(qiáng)勁恒星質(zhì)量，這是研究早期宇宙星系的主要挑戰(zhàn)之一，“Clara Giménez Arteaga總結(jié)道。

這項(xiàng)研究剛剛發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

ΛCDM 模型

“ΛCDM”——發(fā)音為“Lambda-CDM”——是我們用來描述宇宙結(jié)構(gòu)和演化的最佳模型的綽號(hào)。該模型基于物理學(xué)中最受考驗(yàn)的理論之一，即廣義相對(duì)論，該理論描述了物質(zhì)如何影響空間，以及空間如何影響物質(zhì)。

在這個(gè)模型中，假設(shè)宇宙主要由一種稱為暗能量的未知物質(zhì)組成，由希臘字母Λ表示，以及冷暗物質(zhì)(CDM)，其中“冷”意味著它不會(huì)移動(dòng)得太快。

ΛCDM在描述和預(yù)測(cè)許多現(xiàn)象方面非常成功。但我們?nèi)匀徊恢腊滴镔|(zhì)和能量是什么，我們知道廣義相對(duì)論盡管取得了成功，但并不是一個(gè)完整的理論。因此，我們確實(shí)希望ΛCDM最終被擴(kuò)展或被更好的理論所取代。