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(2024-09-03 12:00:06)
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詹姆斯韦伯太空望远镜发现早期星系不是神秘的大质量的
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这张图片显示由美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）为宇宙进化早期发布科学（CEERS）勘察观测到的一小部分区域。它充满有星系。其中一些来自它们的光已经旅行了130多亿年来到达望远镜。(Image credit: NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin))
一项新的研究发现，黑洞可能是为什么新生宇宙出现拥有比科学家能解释的更多宏大星系的背后。
天文学家用美宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）帮助做出了这一发现，詹姆斯韦伯太空望远镜是迄今为止最大、最强大的离地天文台。于2021年12月发射，价值100亿美元詹姆斯韦伯太空望远镜专门探测红外光，就像热视景镜一样。
科学家们正在用詹姆斯韦伯太空望远镜来调查早期宇宙。自大约138亿年前宇宙在大爆炸中诞生以来，宇宙已经大大的扩张，这意味着来自早期星系的光到它达地球时出现变红了，就像一辆救护车的警笛随车辆驶离对人们发出更低音调一样。詹姆斯韦伯太空望远镜被设计来帮助捕获来自最早星系的光，其中大部分已经转移进红外范围。
当天文学家在来自詹姆斯韦伯太空望远镜首次瞥见早期宇宙中的星系时，他们正期待着现代星系的微型版本。相反，他们发现了一些星系已经非常快的成长了。
这项先前的研究提示科学家们的关于宇宙是由什么组成的以及自被称为宇宙学的标准模型的宇宙大爆炸以来宇宙是如何已经演化的思考可能是错的。得克萨斯大学奥斯汀分校的天体物理学家、该研究的合著者史蒂夫·芬克尔斯坦告诉太空网站，总而言之，早期星系似乎比标准模型预期的更大“一个大约两倍的因素”。
现在，芬克尔斯坦和他的同事们发现这些早期星系中的一些实际上比它们最初出现的远更小质量的。他们于8月26日在《天体物理学杂志》上在线详细介绍了他们的发现。
在这项新研究中，研究人员集中在大爆炸后约7亿至15亿年的261个星系上。为估算星系的质量，科学家们典型的看一个星系发射多少光并推断出它可能拥有来产生所有这些光的恒星数量。芬克尔斯坦说，以前当到早期星系时美国宇航局的哈勃太空望远镜“只来瞥见最热、最大质量的恒星。詹姆斯韦伯太空望远镜观测更红的波长，因此对质量更低、更凉的恒星是敏感的，因此能更准确测量这些星系中恒星的总量” 。
科学家们发现了黑洞使这些早期星系中的九个出现比它们真实是的远更亮，因此更大。尽管黑洞从它们的引力拉力是如此强大以至于甚至光不能逃脱得到它们的名字，但落入黑洞的气体能在随它以高速冲进体验的摩擦明亮的辉光。这种额外的光能使星系出现比它们实际上做的拥有更多的恒星。
一旦研究人员解释了这些受黑洞影响的星系，标准模型就可以解释剩下的早期星系。
芬克尔斯坦在一份新闻稿中说，“因此底线是按宇宙学的标准模型没有危机。任何时候你有一个已经经受住了这么长时间考验的理论，你必须有压倒性来真的抛掉它的证据。而那个只是不是这种情况” 。
然而，该研究的主要作者、德克萨斯大学奥斯汀分校的研究生凯瑟琳（Katherine Chworowsky）在新闻稿中说，“我们仍然正在看到比预测更多的星系，尽管它们没有一个是如此大质量以至于它们‘打破’宇宙”。
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詹姆斯韦伯太空望远镜看到许多约两倍像从标准模型预期的大质量早期星系的一个可能的原因是恒星在早期宇宙中比它们现在做的更快的形成。凯瑟琳在新闻稿中说，“也许在早期宇宙中星系更善于将气体转化为恒星”。
当一个气体云屈服于它的自身引力并坍缩时一颗恒星诞生。然而随这种气体收缩，它会因摩擦加热起来，产生向外的压力。如今，这些相反的力通常使恒星形成缓慢。然而，因为早期宇宙的密度比它现在是的更密，一些研究提示在恒星形成期间很难驱逐气体，让它更快发生。
芬克尔斯坦说，现在“我们将喜欢来了解为什么我们观测我们观测的，一种来做这个的方法是研究这些星系如何积累它们的恒星质量，这些数据将在未来几个月内到来，我们应该能够利用这些数据来更好了解这些大质量星系如何形成了” 。
最初发布于太空网站
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