韦伯发现130亿光年外，有6个不应该存在的星系，打破了以往认知

詹姆斯·韦伯太空望远镜自升空以来，已经成为人类观测宇宙深处的重要工具。此前有关这台望远镜的诸多讨论，涉及了它所拍摄的图像，以及它做出这些发现的方式。

这台太空望远镜的重要功能之一，就是探测宇宙中最古老的星系，也就是大爆炸之后最早形成的那批星系。

目前，它已经发现了六个按照现有理论似乎不应该存在的星系。

在公布的观测图像上，这六个目标呈现为几粒模糊的红色斑点，看上去毫不起眼，却是韦伯望远镜迄今为止捕捉到的最遥远天体。

考虑到宇宙目前的年龄也不过一百三十八点二亿年，这六个距离地球至少一百三十亿光年的星系年龄大得惊人，它们几乎就是大爆炸之后形成的第一批星系。它们形成的时候，距离大爆炸也不过五亿年到七亿年左右，那时的宇宙物质极其稀少，恒星也都属于第一代恒星。

科学家此前普遍认为，星系大约是在大爆炸之后十亿年才开始形成的，而大爆炸发生在距今一百三十八亿年前。当科学家们开始研究早期星系的数据时，他们发现，仅仅在一百三十一亿年前，就已经存在着拥有上千亿颗恒星的巨型星系。

这一现象令人难以置信——在大爆炸之后仅仅七亿年，宇宙中就出现了一个拥有千亿颗恒星的庞大星系。按照过去的理论推演，那个时期的宇宙里，本应只存在一些仅有少数恒星的微小星系。

但宇宙的起源似乎并非如此简单。

这些庞大的早期星系被认为是一种真实存在的物理现象。它们看似不可能出现，却又的确存在，因此被称为"星系破坏者"。

正如许多研究者所预期的那样，它们正在彻底改变人类对宇宙早期天体、尤其是早期星系形成方式的理解。以下将从纯粹的科学角度，梳理这一发现的意义，以及它之所以令众多科学家感到震惊的原因。

要理解这一发现，首先需要了解宇宙在大爆炸之后是如何形成的。在大爆炸发生之后的短短一秒之内，宇宙就开始冷却并膨胀。

仅仅在这一秒钟里，就发生了无数复杂的过程，此处暂且不作展开。大约二十分钟之后，宇宙急剧冷却，只剩下大量高温而不透明的等离子体。

大约一万八千年之后，中性氢和氦开始形成，这个过程一直持续到大爆炸之后的三十七万年。

在这一时期，宇宙中充满嗡嗡作响的光子，正是人类今天所探测到的宇宙微波背景辐射，也就是老式电视机屏幕上出现的那种"雪花颗粒"。此后便进入了所谓的"黑暗时代"，也就是大爆炸之后的三十七万年到十亿年之间。

宇宙诞生三十七万年之后，宇宙中没有任何光源，处于透明状态，但氢原子刚刚开始坍缩，形成了最早的一批恒星。于是宇宙中突然出现了微弱而苍白的光芒，零星地散布在各处。

在接下来的大约三百万年里，随着宇宙不断膨胀，这些恒星开始彼此远离，所有光线都发生了红移，波长被拉伸到不可见光的范围，整个宇宙再次陷入黑暗。大约五亿年之后，最早的星系才开始形成，最终，黑暗时代在大爆炸之后十亿年正式结束。

此后，宇宙开始逐渐呈现出人类今天所见的样子。

自从它发布第一批数据以来，人类对早期宇宙如何结束"黑暗时代"的理解就被彻底改写。它覆盖了非常宽的红外波段，能够探测到比以往任何仪器都更加遥远的星系。

对于那些红移极其严重的天体，可以用一个形象的方式来理解这台望远镜是如何观测早期宇宙、看到最早那批恒星和星系的。人们常常喜欢用气球来解释宇宙的膨胀。

想象一下，当气球开始鼓起时，一个星系紧挨着另一个星系形成。随着气球不断膨胀，两个星系之间的距离越来越大，速度也越来越快，这就是宇宙在三维空间中膨胀的方式。

在真实的宇宙中，这些早期星系发出的光正朝着地球方向传播，而由于宇宙膨胀，观测者与它们之间的距离却在不断拉开。当这些光最终抵达时，源头的那个星系可能早已远离，可能已经演化成熟，甚至已经停止演化。

但人类此时此刻所看到的，恰恰是它在距离尚且很近时所发出的光。因此，观测者实际上看到的，是这个星系在大爆炸之后七亿年时的模样，这正是韦伯望远镜之所以能够"回溯时间"的原理。

现在再来看二零二二年七月，也就是这台望远镜发布第一批数据集之后大约一周的情况。在那批震撼人心的首批图像发布之后，负责研究星系数据的团队注意到了一个异常现象：一个看起来与众不同的星系。

经过进一步分析之后，他们确认了第一个"不可能的星系破坏者"——一个拥有一千亿颗恒星的星系。他们继续进行观测，第二天又发现了另外五个类似的星系。

这些星系可以说是"死亡星系"，它们已经停止形成新的恒星，因此在体积和质量上都不会再增长。这些星系的质量仍然过大，所包含的恒星数量也过多。

恒星是由氢原子坍缩而形成的，而在这些星系形成的年代，氢原子的数量根本不足以形成如此数十亿颗的恒星。

那么，究竟是什么原因，让这些星系能够被詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到呢？

一个显而易见的解释是，早期恒星和星系的形成过程可能存在另一种方式，某种能够加速其形成速度的机制，而不是目前所采用的、用来解释恒星与星系缓慢形成过程（即氢原子不断积累）的模型。

如今已经有六个例子在挑战人类现有的星系形成理论，一百三十亿年前的宇宙，正处于所谓的"黎明时期"，物质分布极其稀薄，条件极其严苛。

就是在这样一个几乎"什么都没有"的年代，却出现了六个甚至更多质量与银河系相当的早期星系。

这在很大程度上意味着，当前宇宙学理论中关于早期星系演化规律的判断，很可能是完全错误的——在遥远的宇宙黎明时代，一定有着人类现在还不知道的宇宙规律正在悄悄发挥作用。

这一发现意义重大，因为它关系到人类对宇宙及其形成过程的基本理解，尤其是在解释星系形成的问题上，这些发现将促使研究者重新审视许多基于原有假设推导出来的理论。

那么，这是否意味着现在就需要更新科学教科书？答案是不必着急，还需要对这些发现进行进一步的验证。

首先，星系的距离需要再次得到验证，为此研究团队将进行光谱分析，以提高测量的精确度。科学家们还必须确认，这些早期星系所呈现出的全部亮度和质量，是否真的来自恒星，而不是来自其他天体，例如类星体。

凑巧的是，在这六个星系当中，其中一个也被W1S望远镜单独进行了观测，而该望远镜探测到了一个类星体。所谓类星体，是指气体以极快的速度落入星系中心的超大质量黑洞时，黑洞开始发光并释放出耀眼光芒的现象。

因此，另一种可能的解释是，在这些早期星系中发出光芒的并不是恒星，而是黑洞。

解开这一谜题，将有助于人类理解诸多问题：除了目前所认为的方式之外，恒星还存在哪些其他的形成途径？早期宇宙又是以什么方式形成的？

星系究竟是如何形成的？星系是否有可能仅仅凭借巨型类星体就发出明亮的光芒？早期宇宙之中，除了恒星以外，是否还存在其他能够发光的天体？

这些问题的答案，可能会改变，或者至少会彻底刷新人类对早期宇宙的认识，进而改变人类对自身起源的理解。

六个模糊的红色小点，看似不起眼，却把一百三十八亿年宇宙史中最陌生的那一段推到了眼前，让长期沿用的星系形成模型第一次显得力不从心。

它们出现在大爆炸之后仅仅五亿到七亿年的黎明宇宙里，物质稀薄、恒星仍属第一代，却已经聚集成与银河系体量相当的庞然大物，这本身就是一种警示。

如果后续的光谱分析确认这些星系的距离与质量无误，那就说明在宇宙黎明时代，一定存在某种目前尚未被写进教科书的物理规律，在悄悄塑造最初的结构。

无论最终发光主角是密集坍缩的第一代恒星，还是深藏其中的超大质量黑洞，这六个"不该存在"的星系，已经将人类对起源问题的追问，重新推回到了最开始的地方。