早期星系沒有想像那麼大

天文學家首次透過韋伯太空望遠鏡觀測早期宇宙星系時，本以為會發現小型星系，卻出乎意料看到壯碩星系。天文學家發現這些星系亮度比預期更高，如果光全來自恆星，將需要極短時間形成大量恆星，是現有宇宙形成與演化理論無法解釋。學者推測，代表解釋宇宙組成及大霹靂以來演化的標準宇宙學模型可能有問題。

但最新研究顯示，某些早期星系實際質量比估計小。Chworowsky et al. 2024新研究，光源多來自環繞星系中心的超大質量黑洞吸積盤，而非恆星，這些黑洞使星系看起來比實際更亮更大。我們仍觀察到更多星系，儘管都沒有大到足以撼動宇宙。這證據來自韋伯太空望遠鏡的「宇宙演化早期調查」（CEERS）資料，還發現稱為「小紅點」的小型、高亮度星系有快速運動氫氣體，是黑洞吸積盤的特徵，更支撐光源來自圍繞黑洞旋轉的氣體，而不是恆星。額外光線使星系看起來有眾多恆星，故質量也高估了。然科學家將「小紅點」星系移除後，剩下的早期星系質量與標準宇宙學模型預測一致。

▲ 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡觀測結果，取自CEERS資料小部分區域，星系密布，一些星系可追溯至約130億年前宇宙。（Source：NASA / ESA / CSA / Steve Finkelstein, UT Austin）

其他問題是，韋伯太空望遠鏡早期宇宙數據，質量較大星系數量仍比標準模型多約兩倍。可能原因之一是早期宇宙恆星形成速度比現在快許多。或許早期宇宙星系更擅長將氣體轉化為恆星。恆星形成過程是熱氣體冷卻至足以被重力捕捉，就凝結成一顆或多顆恆星。然氣體收縮後會加熱，產生向外壓力與重力平衡，對立力量平衡使恆星形成過程非常緩慢。某些理論說，早期宇宙密度很高，恆星形成過程氣體更難向外推開，使重力收縮主導加速恆星形成。

最終結論是，標準宇宙學模型並沒有受嚴重挑戰，任何長時間考驗的理論，如果要推翻，必須有壓倒性證據，這種情況尚不存在。不過科學面解答問題時，往往會引出新問題，儘管標準宇宙學模型看起來問題不大，但研究也指出恆星形成需有新思考。