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宇宙起源将被改写?韦伯望远镜在宇宙深处,发现了意料之外的景象

时间:2022-09-14 12:31:24  来源:今日头条  作者:魅力科学君

关于宇宙的起源,人们曾经提出了各式各样的假说,其中的一种被称为“大爆炸宇宙论”(The Big Bang Theory)的理论最终脱颖而出,得到了科学界的普遍认同。

简而言之,该理论认为宇宙起源于一个极为致密、温度极高的“奇点”,在大约138亿年前,这个“奇点”发生了一次规模巨大的“大爆炸”,随后不断地膨胀,在此过程中物质的密度和温度持续下降,并最终形成了我们现在所看到的宇宙。

“大爆炸宇宙论”其实也是一种假说,之所以科学界对其普遍认同,是因为已知的观测数据能够给该理论提供有力的支撑,比如说星系的宇宙学红移、宇宙微波背景辐射、宇宙中轻元素的丰度等等。

尽管如此,人们仍然希望能够以更新、更多的观测数据对“大爆炸宇宙论”的正确性进行进一步地验证,当然了,如果新的观测数据与该理论明显不符,那基于该理论的宇宙起源就可能因此而被改写。

在人类的众多观测设备中,大名鼎鼎的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope,下文简称韦伯望远镜)无疑就是非常好的“观测数据提供者”,该望远镜于2021年12月25日发射升空,并于2022年1月24日顺利抵达“日-地第二拉格朗日点”。

时至今日,韦伯望远镜早已开始正常工作,天文学家们也在积极研究它传回的观测数据。

引人注目的是,一项来自康奈尔大学的新研究表明,韦伯望远镜在宇宙深处,发现了意料之外的景象,以至于该研究团队的天文学家在论文标题中直接用到了“恐慌”(Panic)这个词,这到底是怎么回事呢?

由于光速的限制,我们在宇宙中观测到的各种天体都是它们过去时的样子,比如说当我们观测到距离地球大约4.22光年的比邻星的时候,其实是接收到了它在大约4.22年之前发出的光,所以我们观测到的,其实是大约4.22年前的比邻星。

显而易见的是,如果我们在宇宙中看得更远,就可以看到更加古老的过去,而这正是韦伯望远镜的重要使命之一:研究宇宙中的那些古老恒星和星系。

作为哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的“继任者”,韦伯望远镜拥有更大的主镜以及更精密的观测仪器,在同一波段下,其综合观测能力提高了100倍以上,而这也就意味着,它在宇宙中可以“看”得更远,也可以“看”到更多、更清晰的星系。

根据“大爆炸宇宙论”,宇宙中的星系都有一个成长的过程,“初生星系”通常都不会太大,其形状也很不规则,随着时间的流逝,这些“初生星系”会通过彼此的碰撞与合并,进而逐渐成长为规模较大、形状规则的“成熟星系”。

正是因为如此,天文学家才普遍认为,如果我们可以观测到那些非常遥远的星系,那在我们眼中,它们就应该是一些形状不规则的小星系,毕竟那是它们在很久很久之前的样子。

然而韦伯望远镜在宇宙深处,却发现了意料之外的景象,天文学家原本以为,那些红移值大于3的遥远星系,应该是以规模较小的“初生星系”为主,不出意外的话,我们还可以观测到不少正处于碰撞与合并过程中的星系。

但韦伯望远镜的观测数据却表明,在红移值大于3的众多星系之中,存在着大量的“成熟星系”,其数量大概占到了观测到的星系总数量的大约50%,而有些星系的形成,似乎比之前估算的时间更早,它们拥有规则的形状,规模也比想象中的大,与我们银河系周围的众多星系并不存在明显的区别。

简单来讲就是,根据“大爆炸宇宙论”的宇宙演化模型,早期宇宙中不应该存在如此多的“成熟星系”,但韦伯望远镜的观测数据却不符合这种说法。那么这是否意味着,之前被科学界普遍认同的宇宙起源将被改写呢?

对此,曾经写过《大爆炸从未发生》一书的科普作者埃里克·勒纳(Eric J. Lerner)表示,这足以证明宇宙的真实起源并不是所谓的“大爆炸”。

但天文学界却普遍认为,根据“大爆炸宇宙论”的宇宙演化模型是迄今为止最好的宇宙演化模型,它拥有多个互相独立的有力证据,仅凭韦伯望远镜目前给出的观测数据,就全盘否定基于“大爆炸宇宙论”的宇宙起源,这明显是不合适的。

天文学家认为,如果此次的发现在后续研究中得到确认,那也只是说明了早期宇宙中的星系形成过程比目前的理论预测更快,但这并不足以证明“大爆炸宇宙论”就是错误的,只能说该理论还需要完善,毕竟每一种理论都有它的不完美之处,而每一次在宇宙中发现“意料之外的景象”,都可能是完善该理论的契机。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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