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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的第一個結果暗示了星系如此之早和如此巨大，以至于它們與我們對宇宙結構形成的理解存在沖突。已經提出了各種解釋，可能會緩解這種緊張關系。但是現在，宇宙黎明中心的一項新研究表明，在如此早期的時代從未研究過這種效應，表明星系可能更大。

如果你一直在關注詹姆斯韋伯太空望遠鏡的第一個結果，你可能聽說過最早的星系觀測的首要問題：它們太大了。

【資料圖】

從第一張圖像發布幾天后，在接下來的幾個月里，出現了關于越來越遙遠的星系的新報告。令人不安的是，有幾個星系似乎“太大了”。

從我們目前接受的宇宙結構和演化的一致性模型，即所謂的ΛCDM模型來看，它們根本不應該有時間形成這么多恒星。

雖然ΛCDM不是一個神圣的堅不可摧的圣杯，但有很多理由等待范式轉變：我們看到星系的測量時代可能被低估了。

它們的恒星質量可能被高估了。或者我們可能只是幸運，以某種方式發現了當時質量最大的星系。

仔細觀察

但現在，宇宙黎明中心的博士生克拉拉·吉門尼斯·阿特加(Clara Giménez Arteaga)提出了一種可能進一步加劇緊張局勢的效果。

從本質上講，一個星系的恒星質量是通過測量星系發出的光量來估計的，并計算發射這個量需要多少顆恒星。通常的方法是考慮來自整個星系的組合光。

然而，仔細觀察詹姆斯·韋伯(James Webb)觀察到的五個星系的樣本，吉門尼斯·阿特亞加(Giménez Arteaga)發現，如果將星系不視為一大團恒星，而是將其視為由多個團塊組成的實體，則會出現不同的畫面。

“我們使用標準程序從詹姆斯韋伯拍攝的圖像中計算恒星質量，但以像素為單位，而不是觀察整個星系，”Giménez Arteaga說。

“原則上，人們可能會期望結果是相同的：添加來自所有像素的光并找到總恒星質量，而不是計算每個像素的質量并添加所有單個恒星質量。但事實并非如此。

事實上，推斷出的恒星質量現在被證明是十倍。

下圖顯示了五個星系，它們的恒星質量由兩種方式決定。如果兩種不同的方法達成一致，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量恒星的混合體。如果我們只看組合光，明亮的恒星往往會完全超過微弱的恒星，使它們不被注意。我們的分析表明，明亮的恒星形成團塊可能主導總光，但大部分質量存在于較小的恒星中。

恒星質量是用于表征星系的主要特性之一，Giménez-Arteaga的結果強調了能夠解析星系的重要性。

但對于最遙遠和最微弱的人來說，這并不總是可能的。這種效應以前已經研究過，但只是在宇宙歷史的更晚的時代。

因此，下一步是尋找不需要高分辨率的特征，并且與“真正的”恒星質量相關。

“后來的其他研究也發現了這種差異。如果我們能夠確定這種影響在早期時代的普遍性和嚴重程度，并對其進行量化，我們將更接近于推斷遙遠星系的強勁恒星質量，這是研究早期宇宙星系的主要挑戰之一，“Clara Giménez Arteaga總結道。

這項研究剛剛發表在《天體物理學雜志》上。

ΛCDM 模型

“ΛCDM”——發音為“Lambda-CDM”——是我們用來描述宇宙結構和演化的最佳模型的綽號。該模型基于物理學中最受考驗的理論之一，即廣義相對論，該理論描述了物質如何影響空間，以及空間如何影響物質。

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

ΛCDM在描述和預測許多現象方面非常成功。但我們仍然不知道暗物質和能量是什么，我們知道廣義相對論盡管取得了成功，但并不是一個完整的理論。因此，我們確實希望ΛCDM最終被擴展或被更好的理論所取代。