早期星系的质量比以前想象的要小

在今天发表在《天文学杂志》上的一篇论文中，天文学家分析了詹姆斯·韦伯太空望远镜宇宙演化早期释放调查 (CEERS) 中选取的红移为 4-8 的大质量星系的演化。

德克萨斯大学奥斯汀分校研究生凯瑟琳·乔罗斯基 (Katherine Chworowsky) 表示：“我们看到的星系数量仍然比预测的多，尽管它们中没有一个质量大到能够‘破坏’宇宙。”

根据新的研究，这些看起来质量过大的星系很可能拥有快速消耗气体的黑洞。

快速移动的气体中的摩擦会释放出热量和光，使得这些星系比仅由恒星发出的光要亮得多。

这些额外的光会使星系看起来包含比我们估计的更多的恒星，因此质量更大。

当科学家从分析中去除这些被称为小红点的星系时，剩下的早期星系的质量并不太大，不符合标准模型的预测。

“因此，底线是，就宇宙学标准模型而言，不存在危机，”史蒂芬·芬克尔斯坦教授史蒂芬·芬克尔斯坦说。

“如果你有一个理论经受住了时间的考验，你就必须有压倒性的证据才能真正推翻它。但事实并非如此。”

尽管他们已经解决了主要难题，但仍有一个不太棘手的问题：早期宇宙的韦伯数据中大质量星系的数量仍然比标准模型预期的大约两倍。

一个可能的原因可能是早期宇宙中恒星的形成速度比现在更快。

“也许在早期宇宙中，星系更擅长将气体转化为恒星，”Chworowsky 说。

当热气体冷却到足以屈服于重力并凝结成一颗或多颗恒星时，就会发生恒星形成。

但当气体收缩时，它会升温，产生向外的压力。

在我们所在的宇宙区域，这些相反力量的平衡往往使得恒星形成过程非常缓慢。

但根据一些理论，或许是因为早期宇宙比现在更密集，在恒星形成过程中吹出气体更加困难，从而使这一过程进行得更快。

与此同时，天文学家一直在分析韦伯发现的小红点的光谱，CEERS 团队和其他团队的研究人员都发现了快速移动氢气的证据，这是黑洞吸积盘的标志。

这支持了这样的观点：这些致密红色物体发出的光至少有一部分来自围绕黑洞旋转的气体，而非恒星——这强化了 Chworowsky 和同事的结论：它们的质量可能没有天文学家最初想象的那么大。

然而，对这些有趣物体的进一步观察正在进行中，这应该有助于解决有多少光来自恒星，有多少光来自黑洞周围的气体这一难题。

在科学研究中，当你回答一个问题时，通常会引出新的问题。

虽然作者已经表明宇宙学的标准模型可能并没有被打破，但他们的工作指出恒星形成方面需要新的思路。

“因此仍然有那种好奇感。并非所有事情都已被完全理解。这就是做这种科学的乐趣所在，因为如果一篇论文就解决了所有问题，或者没有更多问题需要回答，那么这个领域就会变得非常无聊，”Chworowsky 说。