当人类以为已经弄清宇宙年龄时,新的发现却再次掀翻了桌子。
过去几十年里,天文学界几乎一致认为:宇宙诞生于138亿年前的“大爆炸”。这一数字被写进教材、百科全书以及无数科普作品之中。
然而,随着韦伯空间望远镜(JWST)的投入使用,一批远超预期的古老星系接连出现。一些科学家甚至提出一个大胆猜想——宇宙的真实年龄可能不是138亿年,而是高达256亿年。
如果这一观点最终成立,人类对宇宙历史的认知将迎来近百年来最大的改写。
韦伯望远镜看到了“不该存在”的星系
2022年7月,耗资100亿美元建造的韦伯空间望远镜正式开始科学观测。
与哈勃望远镜相比,韦伯的观测能力提高约100倍,能够看到宇宙更加遥远、更加古老的区域。
按照传统宇宙学模型推算:
宇宙年龄:138亿年
第一代恒星形成时间:大爆炸后约1亿至2亿年
大型成熟星系形成时间:大爆炸后约10亿年左右
理论上,在宇宙诞生后的最初几亿年里,应该只有零散的小型原始星系。
然而韦伯看到的景象却令人震惊。
多个红移值超过10的星系被发现,其中包括:
JADES-GS-z13-0
JADES-GS-z14-0
GLASS-z13
CEERS-93316
这些天体发出的光来自宇宙诞生后仅3亿至4亿年的时期。
最令人困惑的是:
这些星系并非幼年状态。
它们已经拥有:
大量恒星
复杂结构
极高恒星形成率
相当可观的质量
看起来更像已经成长数十亿年的成熟星系。
数据到底有多离谱?
以JADES-GS-z14-0为例。
这是目前已确认最遥远的星系之一。
关键数据如下:
项目
数据
红移值
14.32
观测时间
宇宙诞生约2.9亿年后
恒星形成率
数十倍银河系
星系直径
数千光年
恒星总质量
数亿至十亿太阳质量
问题来了。
按照标准模型:
宇宙刚诞生2.9亿年。
第一代恒星形成需要时间。
恒星死亡后产生重元素又需要时间。
随后新的恒星形成还需要时间。
最后才能逐渐组装成大型星系。
整个过程至少需要数亿至十亿年。
但韦伯看到的这些星系似乎跳过了成长阶段,直接“成年”。
许多天文学家开始称之为:
“早期宇宙危机(Early Universe Crisis)”。
哈勃常数危机雪上加霜
事实上,宇宙学早已出现裂缝。
最大的争议来自著名的“哈勃常数危机”。
宇宙膨胀速度有两种测量方式:
方法一:宇宙微波背景辐射
通过分析宇宙诞生后的遗迹光。
测得:
哈勃常数约67.4 km/s/Mpc
方法二:超新星测距
通过观测附近星系。
测得:
哈勃常数约73 km/s/Mpc
两者相差接近9%。
对于宇宙学而言,这是极其严重的偏差。
意味着:
至少有一部分理论存在问题。
韦伯发现的超古老星系,又进一步加剧了这种矛盾。
256亿年宇宙年龄从何而来?
2023年,来自加拿大渥太华大学的理论物理学家
Rajendra Gupta
提出一个引发巨大争议的新模型。
根据他的研究:
如果引入“光疲劳效应”(Tired Light)以及宇宙演化修正参数,那么宇宙年龄可能达到约267亿年。
部分媒体在传播过程中将其简化为:
“宇宙年龄约256亿年”。
这一数字几乎是现有年龄的两倍。
按照这个模型:
标准模型
138亿年
↓
形成早期成熟星系非常困难
新模型
256亿至267亿年
↓
给予星系更多成长时间
↓
韦伯发现的古老星系变得合理
从数学上看,这确实能缓解当前矛盾。
但主流科学界并不买账
需要强调的是:
256亿年宇宙并不是新的科学共识。
目前主流宇宙学仍然支持ΛCDM模型(标准宇宙学模型)。
原因主要有三点。
第一:宇宙微波背景辐射
欧洲空间局的
Planck Mission
测得的数据与138亿年宇宙高度吻合。
第二:元素丰度预测准确
标准模型能够准确预测:
氢约75%
氦约25%
微量锂元素
这些比例与实际观测十分接近。
第三:大尺度结构符合模拟
目前数十亿光年的宇宙结构模拟结果,与标准模型基本一致。
因此多数天文学家认为:
韦伯发现的问题更可能意味着:
星系形成速度比预期快得多
暗物质性质尚未完全理解
恒星形成机制存在未知过程
而不是宇宙年龄直接翻倍。
韦伯真正改变了什么?
即使256亿年最终被证明错误,
韦伯已经完成了一项伟大的任务:
它迫使科学家重新审视宇宙起源理论。
截至目前,韦伯已经发现:
红移超过10的星系数量远超预期
早期黑洞增长速度惊人
大质量星系出现时间远早于理论预测
星系演化模型需要重新修正
许多研究团队正在尝试新的解释:
原初黑洞理论
早期暗能量模型
修正引力理论
新型暗物质模型
未来几年,随着更多观测数据公布,答案可能逐渐浮出水面。
科学史上,许多“真理”都曾被新的观测推翻。
19世纪,人们认为银河系就是整个宇宙;
20世纪,人们相信宇宙永恒不变;
如今,人类又开始怀疑138亿年的宇宙年龄是否完整无误。
韦伯望远镜看到的那些来自130多亿年前的微弱光芒,正像一封封穿越时空的来信,不断提醒着我们:
或许宇宙远比想象中更加古老,也更加神秘。
256亿年是否正确仍未可知,但可以确定的是——人类对宇宙的认知,或许才刚刚开始。
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