但是，在宇宙的婴儿期，似乎存在着巨大而成熟的星系，这违背了人们的预期——太大也太快了。
这让科学家们在苦苦寻找解释的同时，对宇宙学的基本原则提出了质疑。宇宙学是研究宇宙起源和发展的科学。一项新的研究可能会在不撕开教科书的情况下解开这个谜团。
研究人员使用复杂的计算机模拟来模拟最早的星系是如何演化的。这些数据表明，在138亿年前宇宙大爆炸后的最初几亿年里，这些星系中的恒星形成方式与今天宇宙中像银河系这样的大型星系的恒星形成方式不同。
他们发现，早期星系的恒星形成是偶尔的大爆发，而不是以稳定的速度进行的。这一点很重要，因为科学家通常会用一个星系的亮度来衡量它的大小——星系中数百万或数十亿颗恒星的总质量。
因此，根据这项研究，这些星系可能像预期的那样相对较小，但可能像真正的大质量星系一样发出明亮的光——给人一种巨大质量的错觉——因为恒星形成的明亮爆发。
“天文学家可以安全地测量这些早期星系的亮度，因为光子(光粒子)是直接可探测和可计数的，而要判断这些星系是否真的很大或质量很大要困难得多。”它们看起来很大，因为它们被观察到很亮，”伊利诺伊州西北大学天文学博士后孙国超说，他是本周发表在《天体物理学杂志通讯》上的这项研究的主要作者。
韦伯于2021年发射，并于2022年投入使用，它从宇宙黎明探测到的非常明亮的星系比大多数理论模型预测的要多10倍。
“根据宇宙学的标准模型，在宇宙黎明期间不应该有很多非常大质量的星系，因为大爆炸后星系需要时间才能成长。“大爆炸之后，宇宙充满了非常热的，几乎均匀的等离子体——一个火球——没有恒星或星系，”西北大学天体物理学家和研究的资深作者克劳德-安德烈·福彻-吉格尔说。
“在我们的新论文中，我们通过模拟定量地表明，恒星形成的爆发会产生闪光，这可以解释韦伯观测到的非常明亮的星系。这是如此重要的原因是，我们解释了这些非常明亮的星系，而不必打破标准的宇宙学模型，”Faucher-Giguere补充说。
研究中的模拟是作为相对论环境反馈(FIRE)研究项目的一部分进行的。
这些发现集中在一种被称为爆发恒星形成的现象上。
“与以几乎恒定的速度形成恒星相反，这些早期星系中的恒星形成活动时断时续，随着时间的推移出现了一些大的波动。这反过来又导致了它们亮度的巨大变化，因为像JWST这样的望远镜看到的光是由这些星系中形成的年轻恒星发出的，”孙说。
研究人员知道为什么这种现象发生在较小的星系中。在这些星系中，一批非常大的恒星可能会在突然爆发中形成，然后由于它们的巨大体积，仅仅几百万年后就会以超新星的形式爆炸。它们将气体喷射到太空中，这些气体成为另一次恒星形成爆发的原料。但在较大的星系中，更强的引力效应阻止了这些爆发，有利于稳定的恒星形成。
Sun希望韦伯继续挑战我们对宇宙的理解，并提供新的见解，无论它是否符合科学预期。
“这正是科学研究和进步的方式，”孙说。
