詹姆斯韦斯特望远镜异常大的早期星系可能只是表现得很大

许多研究报告的证据表明，星系在宇宙开始后不久就变得更大、更亮，但我们可能低估了它们的黑洞。

JWST 为宇宙演化早期释放科学 (CEERS) 调查观测的部分区域。其中一些星系比预期的更亮，但这可能不是一个问题。

图片来源：来源：NASA、ESA、CSA、Steve Finkelstein（德克萨斯大学奥斯汀分校）

根据一项新的研究，我们的宇宙模型中明显的危机——由大爆炸后不久的难以置信的大星系引起——可能根本不是危机。作者得出的结论是，所讨论的星系并不像估计的那么大。如果这项工作是正确的，那么 JWST 揭示的早期宇宙并不完全像我们预期的那样，但也没有严重到让物理学陷入危机。

詹姆斯韦伯太空望远镜以绚丽的图像让我们眼花缭乱，并极大地增进了我们对围绕恒星运行的行星的了解。然而，到目前为止，它对科学最大的影响可能是在大爆炸后的最初几亿年里反复发现意外演化的星系 。这些已经从一些令人惊讶的异常现象 变成了一个重大谜题，一些人将宇宙学危机 与对宇宙速度的相互矛盾的估计所造成的危机相提并论。扩张。

然而，在我们决定我们的星系形成方式或宇宙年龄的模型从根本上被打破之前，我们应该检查这些星系是否真的有那么大。毕竟，即使是 JWST 也认为它们只不过是点而已。由德克萨斯大学奥斯汀分校研究生凯瑟琳·乔洛斯基（Katherine Chworowsky）领导的一个大型团队表示，星系中的恒星数量不足以构成问题。

乔罗斯基和合著者得出的结论是，问题在于黑洞正在增加这些早期星系的亮度，而天文学家将这种光误认为是额外的恒星。乔罗斯基在一份声明中说：“我们仍然看到比预测更多的星系，尽管它们都没有大到足以‘打破’宇宙。” 

黑洞在它们周围形成吸积盘，快速移动的粒子之间的摩擦导致气体发光。这种现象众所周知，并且被广泛研究——无论是对于 M87* 这样的附近黑洞，还是作为宇宙主要标志的类星体。尽管如此，乔洛夫斯基和合著者声称这一点尚未得到充分考虑。

他们不仅仅是针对问题创建临时解决方案。相反，作者指出了这些早期星系中存在大量快速移动的氢的证据——这正是气体螺旋进入超大质量黑洞时产生的。

研究小组估计了这些吸积盘对我们所看到的光的贡献。当他们从观测结果中减去这个值时，他们发现在一定距离处的星系大小是其他星系大小的一半，甚至更远的星系大小是其他星系的三分之一。这些处于预期的上限，但与天文学家的预期并不完全不一致。

这些计算有许多潜在的误差源。例如，我们必须依靠对星系红移的估计来了解它的距离，从而了解大爆炸后我们多久才能看到它。然而，该团队使用两种方法进行了这些估计，发现它们在大多数情况下非常一致。其他可能给工作带来麻烦的方面则更难解决，例如关于这些星系周围暗物质晕的假设——鉴于我们对暗物质行为知之甚少，这是一个特别棘手的话题。

尽管如此，这些发现至少提出了这样一种可能性：一直让宇宙学家担心的问题并不真实。

“因此，底线是宇宙学标准模型不存在危机，”合著者史蒂夫·芬克尔斯坦教授说。 “任何时候，只要你有一个理论经受住了这么长时间的时间考验，你就必须有压倒性的证据才能真正推翻它。但事实并非如此。 ”

尽管如此，如果一切都能得到完美解释，那将是一个无聊的旧宇宙，即使在这次调整之后，研究小组也承认，JWST 发现的大质量星系数量大约是可以轻松解释的两倍。

这并不意味着他们完全不知道为什么会这样。 “也许在早期宇宙中，星系更擅长将气体变成恒星，”乔罗斯基说。 

如果那个时代的某些现象导致气体更快地凝结，直到聚变开始，相对于现代情况，问题就会完全消失。我们仍然需要解释那是什么，但已经提出了一些想法，指出宇宙在有时间膨胀到当前大小之前的密度有多大。

该研究发表在《天体物理学杂志》上