“底线是,我告诉过你”:新的研究声称,JWST的观测颠覆了星系形成的标准模型

2024-11-24 06:33来源:本站编辑

使用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的天文学家发现,宇宙中一些最古老的星系比科学家们想象的要亮得多,也重得多。这一发现可以为暗物质的另一种理论提供可信度。

星系形成的标准模型预测,在大爆炸后的第一个十亿年里形成的原始星系只能看到暗淡的光。JWST探测到的异常大而明亮的星系支持了一个被称为修正牛顿动力学(MOND)的竞争理论的预测。研究人员在11月12日的《天体物理学杂志》上发表了他们的发现。

“暗物质理论所预测的并不是我们所看到的,”该研究的主要作者、俄亥俄州凯斯西储大学的天体物理学家Stacy McGaugh在一份声明中说。“底线是,‘我早就告诉过你。’”我从小就认为这样说很粗鲁,但这正是科学方法的全部意义所在:做出预测,然后检查哪些会成真。”

MOND提出,对于比地球表面引力小10万亿倍的引力,比如遥远星系之间的牵引力,牛顿定律就失效了,必须用其他方程来代替。1982年,以色列物理学家Mordehai Milgrom首先提出了这个理论,这个理论最初是为了解释在遥远星系外围看到的快于预期的旋转。

MOND已经取得了许多成功,帮助发现了一些意想不到的定律,这些定律决定了星系如何在太空中运动。然而,天文学家仍然普遍反对这个理论,他们倾向于支持冷暗物质理论,因为它还没有解释大量的宇宙现象。另一方面,暗物质理论可以解释许多观测结果,但它们无法解释MOND准确预测的结果。

为了寻找可能打破僵局的线索,天文学家们仔细研究了JWST收集的数据,捕捉到了宇宙中一些最早星系发出的微弱信号。根据他们的研究,这些古老的星系比传统的暗物质模型预测的要大得多,也亮得多,但它们与MOND的预测完全一致。

究竟是什么导致了这种差异仍然是一个令人兴奋的谜。额外的亮度有可能来自超大质量黑洞,它们的增长速度比预期的要快得多,但这种想法本身也存在问题。

天文学家在论文中写道:“我们发现自己被夹在两种截然不同的理论之间,尽管应用了密切相关但不相称的证据线,但这两种理论似乎不可调和。”“MOND假设的简单力定律已经做出了足够成功的先验预测,它不可能是偶然的:它一定告诉了我们一些东西。这是什么,就像暗物质的组成一样神秘。”

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