不，宇宙大爆炸理论没有被“打破” 我们是如何知道的
2022年7月11日，美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜首次公开发布的科学质量图像是迄今为止最深的宇宙红外视图。（图片来源：NASA、ESA、CSA和STScI）
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Paul Sutter）：詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）甚至还没有完成第一年的观测工作，它已经发出了一些令人惊叹的信号。但在这些令人惊叹的图像和前所未有的发现中，有一个令人费解的说法：望远镜探测到了难以置信的年轻宇宙中的星系。这些星系如此巨大，出现的时间如此之早，以至于头条新闻称它们“打破了”宇宙大爆炸模型。
这一说法在网上疯传，但与互联网上的许多事情一样，这根本不是真的。
现在，有更多的研究来支持大爆炸。最近，研究人员对数据进行了更仔细的研究，并确定詹姆斯·韦伯太空望远镜发现的遥远星系确实与我们对宇宙学的现代理解完全吻合。
遥远星系的潜在问题并不在于它们的存在。事实上，大爆炸理论的现代公式称为∧CDM宇宙学（∧代表暗能量，CDM是“冷暗物质”的缩写），预测星系将出现在非常年轻的宇宙中。这是因为数十亿年前，根本没有星系，甚至没有恒星。当我们的宇宙比今天小得多，密度也大得多时，一切都变得更加均匀，只有微小的密度差异随机出现在这里和那里。
但随着时间的推移，这些密度的差异越来越大，密度稍高的口袋会将更多的材料拉到上面。在数亿年的时间里，这些口袋形成了第一批恒星，并最终成长为第一批星系。
事实上，韦伯望远镜的主要目标之一是发现和描述那些最初的星系，因此在难以置信的年轻宇宙中发现星系是支持大爆炸理论的一点，而不是反对它。
那么冲突是什么呢？这种明显的紧张是因为这些星系的估计质量。有几个相当大——远超过10^10太阳质量。这仍然比银河系小得多，但对于早期的宇宙来说，它们是相当巨大的。
发现这些星系的研究人员估计，它们的巨大质量使它们与许多星系形成和演化的模型处于紧张状态。在极端情况下，研究人员声称，在∧CDM框架内没有星系形成模型能够如此迅速地形成如此大的星系。
一些争论的问题
但这些说法取决于测量到这些星系的精确距离——在这些极端距离下，这是一项极其困难的任务。对于可能与宇宙学模型产生紧张关系的破纪录星系，研究人员依赖于一种称为光度红移的方法，该方法将星系的粗略光谱与模型相匹配，以估计距离。
这种方法是出了名的不可靠，其简单的效果——比如星系周围的过量尘埃——使它们看起来比实际更遥远。
为了准确判断大爆炸是否有问题，一个新的研究团队使用韦伯来识别星系，用一种更精确可靠的方法来确定距离，这就是光谱红移。这项技术识别了星系发射的已知元素的谱线，并利用它们测量红移，从而测量到星系的距离。
使用这种更精确的技术，研究小组发现了四个星系的样本。所有这些星系都和之前确定的星系一样遥远，但它们已经确认了可靠的距离。然而，这些星系的质量要小得多：大约10^8和10^9太阳质量。
所以问题就变成了，∧CDM是否允许这些较小的星系在宇宙历史上如此年轻的时候就存在，或者这种紧张关系是否仍然存在？
在模拟中
建造星系并非易事。虽然纸笔数学可以让宇宙学家在∧CDM模型中描绘宇宙的整体历史和演化，但星系的形成涉及多种物理的复杂相互作用：引力、恒星形成和超新星爆炸、尘埃分布、宇宙射线、磁场等等。
考虑到所有这些相互作用，需要使用超级计算机模拟，以获取数十亿年前宇宙的原始状态，并遵循物理定律来构建人造星系。这是将我们在现实世界（星系）中看到的东西与∧CDM模型的基本参数（如宇宙中正常物质和暗物质的数量）联系起来的唯一方法。
这些模拟让研究人员可以玩很多种模型。如果没有任何模型能够在那个年龄产生如此质量的星系，那么∧CDM将陷入困境。
谢天谢地，没有这样的问题。该团队在他们的研究论文中解释说，在早期宇宙中出现的太阳质量为10^8的星系对∧CDM来说并不是一件容易的事。该论文已提交给《天体物理学杂志快报》，并可通过arXiv作为预印本获得。
和往常一样，这不是最终答案。天文学家可能会确认到早期宇宙中一个非常大的星系的距离，这可能会迫使我们重新思考我们对星系形成的理解，甚至可能是∧CDM宇宙学模型。在科学中，保持开放的心态总是很重要的。但韦伯早期数据中的夸大说法还不足以令人担忧。
