宇宙起源將被改寫?韋伯望遠鏡在宇宙深處,發現了意料之外的景象

天空之城 2022/09/14 檢舉 我要評論

關于宇宙的起源,人們曾經提出了各式各樣的假說,其中的一種被稱為「大爆炸宇宙論」(The Big Bang Theory)的理論最終脫穎而出,得到了科學界的普遍認同。

簡而言之,該理論認為宇宙起源于一個極為致密、溫度極高的「奇點」,在大約138億年前,這個「奇點」發生了一次規模巨大的「大爆炸」,隨后不斷地膨脹,在此過程中物質的密度和溫度持續下降,并最終形成了我們現在所看到的宇宙。

「大爆炸宇宙論」其實也是一種假說,之所以科學界對其普遍認同,是因為已知的觀測數據能夠給該理論提供有力的支撐,比如說星系的宇宙學紅移、宇宙微波背景輻射、宇宙中輕元素的豐度等等。

盡管如此,人們仍然希望能夠以更新、更多的觀測數據對「大爆炸宇宙論」的正確性進行進一步地驗證,當然了,如果新的觀測數據與該理論明顯不符,那基于該理論的宇宙起源就可能因此而被改寫。

在人類的眾多觀測設備中,大名鼎鼎的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,下文簡稱韋伯望遠鏡)無疑就是非常好的「觀測數據提供者」,該望遠鏡于2021年12月25日發射升空,并于2022年1月24日順利抵達「日-地第二拉格朗日點」。

時至今日,韋伯望遠鏡早已開始正常工作,天文學家們也在積極研究它傳回的觀測數據。

引人注目的是,一項來自康奈爾大學的新研究表明,韋伯望遠鏡在宇宙深處,發現了意料之外的景象,以至于該研究團隊的天文學家在論文標題中直接用到了「恐慌」(Panic)這個詞,這到底是怎麼回事呢?

由于光速的限制,我們在宇宙中觀測到的各種天體都是它們過去時的樣子,比如說當我們觀測到距離地球大約4.22光年的比鄰星的時候,其實是接收到了它在大約4.22年之前發出的光,所以我們觀測到的,其實是大約4.22年前的比鄰星。

顯而易見的是,如果我們在宇宙中看得更遠,就可以看到更加古老的過去,而這正是韋伯望遠鏡的重要使命之一:研究宇宙中的那些古老恒星和星系。

作為哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡的「繼任者」,韋伯望遠鏡擁有更大的主鏡以及更精密的觀測儀器,在同一波段下,其綜合觀測能力提高了100倍以上,而這也就意味著,它在宇宙中可以「看」得更遠,也可以「看」到更多、更清晰的星系。

根據「大爆炸宇宙論」,宇宙中的星系都有一個成長的過程,「初生星系」通常都不會太大,其形狀也很不規則,隨著時間的流逝,這些「初生星系」會通過彼此的碰撞與合并,進而逐漸成長為規模較大、形狀規則的「成熟星系」。

正是因為如此,天文學家才普遍認為,如果我們可以觀測到那些非常遙遠的星系,那在我們眼中,它們就應該是一些形狀不規則的小星系,畢竟那是它們在很久很久之前的樣子。

然而韋伯望遠鏡在宇宙深處,卻發現了意料之外的景象,天文學家原本以為,那些紅移值大于3的遙遠星系,應該是以規模較小的「初生星系」為主,不出意外的話,我們還可以觀測到不少正處于碰撞與合并過程中的星系。

但韋伯望遠鏡的觀測數據卻表明,在紅移值大于3的眾多星系之中,存在著大量的「成熟星系」,其數量大概占到了觀測到的星系總數量的大約50%,而有些星系的形成,似乎比之前估算的更早,它們擁有規則的形狀,規模也比想象中的大,與我們銀河系周圍的眾多星系并不存在明顯的區別。

簡單來講就是,根據「大爆炸宇宙論」的宇宙演化模型,早期宇宙中不應該存在如此多的「成熟星系」,但韋伯望遠鏡的觀測數據卻不符合這種說法。那麼這是否意味著,之前被科學界普遍認同的宇宙起源將被改寫呢?

對此,曾經寫過《大爆炸從未發生》一書的科普作者埃里克·勒納(Eric J. Lerner)表示,這足以證明宇宙的真實起源并不是所謂的「大爆炸」。

但天文學界卻普遍認為,根據「大爆炸宇宙論」的宇宙演化模型是迄今為止最好的宇宙演化模型,它擁有多個互相獨立的有力證據,僅憑韋伯望遠鏡目前給出的觀測數據,就全盤否定基于「大爆炸宇宙論」的宇宙起源,這明顯是不合適的。

天文學家認為,如果此次的發現在后續研究中得到確認,那也只是說明了早期宇宙中的星系形成過程比目前的理論預測更快,但這并不足以證明「大爆炸宇宙論」就是錯誤的,只能說該理論還需要完善,畢竟每一種理論都有它的不完美之處,而每一次在宇宙中發現「意料之外的景象」,都可能是完善該理論的契機。

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