隨著一張震撼人心的宇宙新地圖正式發(fā)布，這張全新的圖譜，是目前規(guī)模最大的深空測(cè)繪成果。

最讓人意外的是，這張新地圖揭示的星系數(shù)量遠(yuǎn)超此前預(yù)測(cè)，尤其是在宇宙誕生后的最初階段，星系數(shù)量比之前依據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)推測(cè)的結(jié)果多了不少。

這一發(fā)現(xiàn)，打破了人們對(duì)宇宙早期演化的固有認(rèn)知，為探尋宇宙初始模樣指明全新方向，眾多研究者認(rèn)為，它將重新開(kāi)啟對(duì)宇宙形成和發(fā)展的深度探索之旅。

超牛宇宙圖譜上線

現(xiàn)在天文學(xué)家們都在忙著給宇宙“畫(huà)地圖”，這個(gè)叫“宇宙圖譜”的研究，就是要把億萬(wàn)星系的位置、速度和演化過(guò)程都標(biāo)出來(lái)，幫我們搞懂星系咋形成、宇宙咋變化。

近期，多個(gè)國(guó)家攜手開(kāi)展了一項(xiàng)意義重大的行動(dòng)，發(fā)布了截至目前規(guī)模最大的深空測(cè)繪宇宙圖譜，COSMOS—Web。

此成果依托詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)而成，其中包括了近幾十萬(wàn)個(gè)星系的詳細(xì)信息，時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)上億年，幾乎涵蓋了宇宙上億年演化史的全貌。

這意味著咱們能看到宇宙幾乎從一開(kāi)始到現(xiàn)在的變化，想想都覺(jué)得神奇。

美國(guó)加州大學(xué)的一位教授打了個(gè)超形象的比方，如果把和“哈勃超深空?qǐng)觥庇^測(cè)深度一樣的圖印在A4紙上。

那么COSMOS—Web的圖將會(huì)是一幅超級(jí)大的壁畫(huà)，二者之間的規(guī)模差的可不是一星半點(diǎn)。

為了做這張圖譜，JWST總共觀測(cè)了上百個(gè)小時(shí)，同時(shí)這個(gè)任務(wù)也是它第一年觀測(cè)任務(wù)里耗時(shí)最長(zhǎng)的單個(gè)項(xiàng)目，光發(fā)布的影像數(shù)據(jù)就超過(guò)1.5TB。

以前天文學(xué)家看宇宙，可能就像看零散的“快照”，但有了這數(shù)據(jù)，相當(dāng)于能看宇宙演化的“動(dòng)態(tài)影像”，這對(duì)研究宇宙來(lái)說(shuō)，可是個(gè)大突破。

JWST為啥這么牛？

COSMOS—Web能做出來(lái)，并且還這么厲害的原因，其實(shí)要多虧了JWST的紅外觀測(cè)能力。

宇宙不斷膨脹，遙遠(yuǎn)天體發(fā)出光波的波長(zhǎng)會(huì)持續(xù)被拉長(zhǎng)，這便是“紅移效應(yīng)”，早期宇宙天體發(fā)出的紫外光與可見(jiàn)光，在幾十到上百億年后抵達(dá)地球時(shí)，已轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外光。

哈勃望遠(yuǎn)鏡主要能觀測(cè)紫外光、可見(jiàn)光，還有波長(zhǎng)1.6微米以下的近紅外光，可JWST不一樣，它能覆蓋0.6到28微米的近紅外光和中紅外光，這意味著它能看到更遠(yuǎn)、更早期的宇宙。

打個(gè)比方，哈勃能看到宇宙“青少年時(shí)期”的樣子，JWST就能看到宇宙剛“出生”沒(méi)多久的模樣。

另外，JWST的主鏡比哈勃大了可不止一星半點(diǎn)，集光能力和靈敏度也跟著大幅提升。

就像咱們眼睛越大、越靈敏，能看到越暗、越遠(yuǎn)的東西一樣，JWST的“眼睛”更厲害，能捕捉到那些又遠(yuǎn)又暗的天體信號(hào)。

正是這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，讓JWST成了觀測(cè)宇宙的最趁手的“武器”，要是沒(méi)有它，COSMOS—Web也沒(méi)法有這么好的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

新發(fā)現(xiàn)顛覆認(rèn)知

COSMOS—Web帶來(lái)的發(fā)現(xiàn)，可把天文學(xué)家們驚到了，不少都推翻了以前的理論，首先就是宇宙早期的星系數(shù)量，比大家預(yù)想的多太多了。

數(shù)據(jù)顯示，在宇宙誕生后的前5億年里，實(shí)際觀測(cè)到的星系數(shù)量，是用哈勃數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的10倍左右。

這就讓人很困惑了，按照標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型，大爆炸之后，物質(zhì)得花挺長(zhǎng)時(shí)間，在引力作用下慢慢聚集、坍縮，才能形成恒星和星系。

可這些早期星系不僅數(shù)量多，成熟度也超出預(yù)期。有些星系在宇宙才3億到4億歲的時(shí)候，就已經(jīng)有完整的結(jié)構(gòu)，還有成熟的恒星群體，其中一些星系的質(zhì)量甚至相當(dāng)于10億倍太陽(yáng)質(zhì)量。

凱西教授都直言：“宇宙太早產(chǎn)生這么多光了，它才只有約4億年時(shí)間，就形成了質(zhì)量相當(dāng)于10億倍太陽(yáng)的恒星，我們現(xiàn)在還搞不清這是咋做到的?！?br/>

除了星系，還有個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，宇宙極早期就有大量超大質(zhì)量黑洞，這些“宇宙巨獸”一般在星系中心，質(zhì)量能達(dá)到數(shù)百萬(wàn)到數(shù)十億倍太陽(yáng)質(zhì)量。

依據(jù)過(guò)往的理論，它們需歷經(jīng)數(shù)十億年歲月，在漫長(zhǎng)時(shí)光中持續(xù)吸積周遭物質(zhì)，才能夠成長(zhǎng)至當(dāng)下這般大小。

但COSMOS—Web的數(shù)據(jù)顯示，在宇宙還不到5億歲的時(shí)候，這些超大質(zhì)量黑洞就已經(jīng)存在了，它們和宿主星系一起演化的速度，比理論預(yù)期快多了。

這一發(fā)現(xiàn)不僅讓黑洞形成理論受到挑戰(zhàn)，還讓科學(xué)家們得重新思考：到底是黑洞先長(zhǎng)起來(lái)，還是星系先形成，然后在中心孕育出黑洞呢？

耶魯大學(xué)的一位學(xué)者講到說(shuō)這是“理論震撼彈”理論，還表示要是這些星系真像數(shù)據(jù)顯示的這么大、形成這么早，那關(guān)于宇宙早期演化的教科書(shū)都得重新寫(xiě)。

其實(shí)這種理論和觀測(cè)的沖突也不是壞事，說(shuō)不定背后有咱們還沒(méi)發(fā)現(xiàn)的物理過(guò)程，也可能現(xiàn)有的宇宙學(xué)模型得從根本上修正，尤其是關(guān)于暗物質(zhì)性質(zhì)和早期宇宙物理學(xué)的部分。

從哈勃到JWST，再到接下來(lái)的歐幾里得望遠(yuǎn)鏡，還有未來(lái)要發(fā)射的羅曼空間望遠(yuǎn)鏡，隨著技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，人類(lèi)肯定能畫(huà)出更精準(zhǔn)、更完整的宇宙圖譜。

慢慢把宇宙結(jié)構(gòu)和物質(zhì)分布的秘密都揭開(kāi)，到時(shí)候咱們對(duì)宇宙的了解，說(shuō)不定還會(huì)有更多驚喜呢！

結(jié)語(yǔ)

COSMOS—Web帶來(lái)的這些發(fā)現(xiàn)，給天文學(xué)界帶來(lái)了不小的震撼，既打破了以往對(duì)宇宙早期的認(rèn)知，也讓科學(xué)家們看到了現(xiàn)有理論的不足。

雖然現(xiàn)在還有很多疑問(wèn)沒(méi)解開(kāi)，比如早期星系和黑洞為啥能這么快形成，但這恰恰為宇宙探索指明了新方向。

接下來(lái)，隨著歐幾里得望遠(yuǎn)鏡投入使用，未來(lái)羅曼空間望遠(yuǎn)鏡也將發(fā)射，人類(lèi)觀測(cè)宇宙的“眼睛”會(huì)越來(lái)越厲害。

相信靠著這些更先進(jìn)的設(shè)備，我們能畫(huà)出更精準(zhǔn)的宇宙圖譜，一點(diǎn)點(diǎn)揭開(kāi)宇宙結(jié)構(gòu)和物質(zhì)分布的秘密。

到時(shí)候關(guān)于宇宙早期演化的更多謎題，說(shuō)不定都能找到答案，人類(lèi)對(duì)宇宙的了解也會(huì)更深入。