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新研究结果显示，早期宇宙中的星系特征与流行理论的猜测不一样，却相当吻合修正牛顿力学的预言。NASA / ESA / CSA / S. Finkelstein

以俄亥俄州凯斯西储大学Stacy McGaugh为首的一些天文学家，近日在分析了詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的古老星系照片后发现，这些星系看上去比理论预测的更大也更亮，而这表明它们可能是在没有暗物质参与的情况下，以极快的速度在更早的时期形成的。

研究人员认为，这一发现表明宇宙的行为在这方面可能更符合一种暗物质的替代理论，即所谓的“修正牛顿力学（MOND）”。

Stacy McGaugh称，虽然普遍的观点认为，邻近宇宙中的大型星系是由早期的小型星系碎片拼装而成的，但韦伯望远镜并没有在早期宇宙中观测到暗物质理论所预言的情况。

星系的渐进演化一直以来被认为是由“冷暗物质”推动的。冷暗物质是现行标准宇宙学模型中的一个关键组成部分。该理论已被广泛接受，因为它能够解释宇宙中为何散布着各种形态和大小的星系。

但是韦伯望远镜至今未能在早期宇宙中观测到由那些小型原初星系碎片发出的昏暗信号。恰恰相反，它的数据显示早期宇宙中的星系要比预期的大和亮，远远超出了冷暗物质模型的设定。而这种快速成长的现象，却符合修正牛顿力学的预言。

研究人员表示，韦伯望远镜拍到的部分亮光源可能是活跃的超大质量黑洞，而非星系，但它们的数量实在太多了，不太可能全是黑洞。

修正牛顿力学认为，引力在极弱的情况下，其行为方式与牛顿的预言不同。比如在星系的边缘处。该理论是1982年由以色列物理学家Mordehai Milgrom提出的。Mordehai Milgrom想在不引入暗物质或暗能量的情况下，解释转速过快的星系。

修正牛顿力学在某些方面是成功的，然而缺陷很多。天文学家发现很难将其融入能够解释大量宇宙学观测结果的统一框架中去。暗物质理论能够解释大量观测结果，但不能完全解释修正牛顿力学预言的现象。

研究人员表示，他们发现自己被夹在了两种差异极大，且难以调和的理论之间。虽然修正牛顿力学并不是一种被广泛接受的宇宙学理论，但研究人员认为，它也做出了足够多的成功预言，而这可能并非全然巧合。它在冥冥之中想对我们诉说的，可能与暗物质的本质一样神秘。

参考
Astronomers’ theory of how galaxies formed may be upended
https://www.eurekalert.org/news-releases/1063555
Accelerated Structure Formation: the Early Emergence of Massive Galaxies and Clusters of Galaxies
https://arxiv.org/pdf/2406.17930