詹姆斯韦伯的太大质量星系可能更大

詹姆斯·韦伯太空望远镜的第一个结果暗示了星系如此之早和如此巨大，以至于它们与我们对宇宙结构形成的理解存在冲突。已经提出了各种解释，可能会缓解这种紧张关系。但是现在，宇宙黎明中心的一项新研究表明，在如此早期的时代从未研究过这种效应，表明星系可能更大。

如果你一直在关注詹姆斯韦伯太空望远镜的第一个结果，你可能听说过最早的星系观测的首要问题：它们太大了。

从第一张图像发布几天后，在接下来的几个月里，出现了关于越来越遥远的星系的新报告。令人不安的是，有几个星系似乎“太大了”。

从我们目前接受的宇宙结构和演化的一致性模型，即所谓的ΛCDM模型来看，它们根本不应该有时间形成这么多恒星。

虽然ΛCDM不是一个神圣的坚不可摧的圣杯，但有很多理由等待范式转变：我们看到星系的测量时代可能被低估了。

它们的恒星质量可能被高估了。或者我们可能只是幸运，以某种方式发现了当时质量最大的星系。

仔细观察

但现在，宇宙黎明中心的博士生克拉拉·吉门尼斯·阿特加(Clara Giménez Arteaga)提出了一种可能进一步加剧紧张局势的效果。

从本质上讲，一个星系的恒星质量是通过测量星系发出的光量来估计的，并计算发射这个量需要多少颗恒星。通常的方法是考虑来自整个星系的组合光。

然而，仔细观察詹姆斯·韦伯(James Webb)观察到的五个星系的样本，吉门尼斯·阿特亚加(Giménez Arteaga)发现，如果将星系不视为一大团恒星，而是将其视为由多个团块组成的实体，则会出现不同的画面。

“我们使用标准程序从詹姆斯韦伯拍摄的图像中计算恒星质量，但以像素为单位，而不是观察整个星系，”Giménez Arteaga说。

“原则上，人们可能会期望结果是相同的：添加来自所有像素的光并找到总恒星质量，而不是计算每个像素的质量并添加所有单个恒星质量。但事实并非如此。

事实上，推断出的恒星质量现在被证明是十倍。

下图显示了五个星系，它们的恒星质量由两种方式决定。如果两种不同的方法达成一致，所有星系都将沿着名为“相同”的倾斜线分布。但它们都位于这条线之上。

出彩

那么，恒星质量如此之大的原因是什么呢?

Giménez Arteaga解释说：“恒星群一方面是小而微弱的恒星，另一方面是明亮的大质量恒星的混合体。如果我们只看组合光，明亮的恒星往往会完全超过微弱的恒星，使它们不被注意。我们的分析表明，明亮的恒星形成团块可能主导总光，但大部分质量存在于较小的恒星中。

恒星质量是用于表征星系的主要特性之一，Giménez-Arteaga的结果强调了能够解析星系的重要性。

但对于最遥远和最微弱的人来说，这并不总是可能的。这种效应以前已经研究过，但只是在宇宙历史的更晚的时代。

因此，下一步是寻找不需要高分辨率的特征，并且与“真正的”恒星质量相关。

“后来的其他研究也发现了这种差异。如果我们能够确定这种影响在早期时代的普遍性和严重程度，并对其进行量化，我们将更接近于推断遥远星系的强劲恒星质量，这是研究早期宇宙星系的主要挑战之一，“Clara Giménez Arteaga总结道。

这项研究刚刚发表在《天体物理学杂志》上。

ΛCDM 模型

“ΛCDM”——发音为“Lambda-CDM”——是我们用来描述宇宙结构和演化的最佳模型的绰号。该模型基于物理学中最受考验的理论之一，即广义相对论，该理论描述了物质如何影响空间，以及空间如何影响物质。

在这个模型中，假设宇宙主要由一种称为暗能量的未知物质组成，由希腊字母Λ表示，以及冷暗物质(CDM)，其中“冷”意味着它不会移动得太快。

ΛCDM在描述和预测许多现象方面非常成功。但我们仍然不知道暗物质和能量是什么，我们知道广义相对论尽管取得了成功，但并不是一个完整的理论。因此，我们确实希望ΛCDM最终被扩展或被更好的理论所取代。

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