詹姆斯-韦伯太空望远镜正在改写我们对宇宙的认知

什么是 JWST？它与哈勃太空望远镜有何不同？

詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）将于 2021 年 12 月 25 日发射升空。(詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）将于 2021 年 12 月 25 日发射升空，它对标准宇宙学模型提出了许多严重的问题，这些问题很可能会导致对标准模型的修订，甚至是对标准模型的彻底改写。詹姆斯-韦伯望远镜是有史以来最大、最强大的太空望远镜，造价超过 100 亿美元，耗时近 20 年。詹姆斯-韦伯望远镜的主镜面宽 6.5 米（21.3 英尺），比哈勃望远镜的 2.4 米（7.9 英尺）大得多，捕捉光线的能力是哈勃望远镜的 6 倍。虽然哈勃可以捕捉到一些红外光，但它主要是为了捕捉可见光和紫外光而设计的。

JWST 重视捕捉红外光，这一点非常重要，因为红外光使它能够看穿宇宙尘埃云，并使它能够回溯到更久远的过去。随着宇宙的膨胀，来自最早的恒星和星系的光已经 "redshiftted红移"，从可见光到紫外线，最后到达我们在宇宙中的位置时已经变成了红外线波长。哈勃已经能够利用引力透镜观测到 134 亿年前的星系，而 JWST 则能够更清晰地解析这些星系的图像，并从哈勃观测到的 "蹒跚学步的星系"（正如美国国家航空航天局所描述的那样），观测到最早形成的星系，从而看到本应是 "婴儿星系 "的星系。到目前为止，JWST 能够观测到的最早的星系已经被确定为大爆炸后仅 3.2 亿年的星系。

韦伯望远镜迄今为止最重要和最具挑战性的发现是什么？

JWST发现了一些星系，按照目前137亿年的宇宙学时间尺度，这些星系的年龄在5亿年到7亿年之间。这本身并不出人意料。出乎意料的是这些星系的质量之大，其中许多星系的大小与我们的银河系相当。在 JWST 观测到这些星系之前，人们一直认为在宇宙的表观历史中不可能有如此巨大的星系存在。科学家们曾预计，在这个时间尺度内，JWT 会发现相对较小的星系，但这些在宇宙中形成如此之早的大星系被称为 "宇宙破坏者"，，因为如果宇宙只有 13.7 亿年的话，它们根本就不应该存在。因为如果宇宙真的像人们假设的那样只有 137 亿年的历史，那么它们根本就不应该存在。

其中一个古老的星系被命名为ZF-UDS-7329ZF-UDS-7329，它比银河系还要大，但却在宇宙大爆炸后 8 亿年才形成。在发现它之前，人们一直认为只有在暗物质遍布整个宇宙之后，才能形成这种规模的星系。它的存在既颠覆了宇宙的年龄，也颠覆了科学家们一直认为的这种规模的星系形成所需的条件。JWST 还在我们的银河系中心--大约 25000 光年之外--发现了其他太空结构，这些结构是科学家们以前从未观测到过的，并且正在努力加以解释。其中包括一个蓝色的电离氢云，它覆盖了人马座 C 区域的一个巨大空间区域，包括被描述为 "针状 "的结构，混乱地指向多个方向。

标准宇宙学模型的核心特征之一就是所谓的哈勃常数。哈勃常数是以埃德温-哈勃（哈勃望远镜）的名字命名的，他首次观测到宇宙正在膨胀，而且膨胀速度与物体距离地球的距离成正比，并保持恒定。哈勃望远镜的观测结果被称为 "哈勃张力"（Hubble Tension），即用不同的技术来测量宇宙的膨胀率会产生不同的结果。现在，JWST 已经证实，这些不同的观测结果确实是正确的，宇宙并不是以恒定的速度膨胀，而是以不同的速度膨胀，当我们观测宇宙的不同部分时，膨胀速度也会不同。如果宇宙大爆炸是宇宙产生和随后膨胀的核心，那么这一发现与目前关于宇宙膨胀的想法直接相悖。

JWST 还发现了更多的巨型黑洞，它们已经在我们所理解的早期宇宙中形成。这也是一个完全出乎意料的发现。通常情况下，超大质量黑洞是通过数百万年的气体吸积形成的；但这些超大质量黑洞的形成速度似乎比之前想象的要快得多。这也引发了人们的疑问：这些黑洞究竟是生长得比以前想象的要快得多，还是天生就很大？无论如何，JWST 的发现都将改写历史--要么是关于超大质量黑洞的形成方式和速度，要么是关于宇宙是否比科学家最初想象的要古老得多。

这对标准宇宙学模型意味着什么？

来自渥太华大学的科学家拉金德拉-古普塔（Rajendra Gupta）博士声称，他的最新计算表明，宇宙的年龄不是 137 亿岁，而是267 亿岁。.他认为，利用红移来确定宇宙年龄的标准宇宙学模型还需要考虑到所谓的 "累光理论"，该理论认为，产生明显红移的原因并不在于天体与地球的距离，还需要考虑到光子的能量会随着时间的推移而消散。这可以解释为什么像Methuslah 这样的恒星，是目前观测到的最古老的恒星。这样的恒星似乎比目前公认的宇宙年龄（143 亿年）还要老。

然而，古普塔的观点还没有得到整个科学界的认同，因为 JWST 从 2022 年年中才开始运行，还有很多数据需要收集，还有很多数字运算和理论模型需要应用到数据中去。还有比古普塔的命题更激进的命题，它声称宇宙的起源根本不是从大爆炸开始的，而另一种理论则预设宇宙只是永恒地存在着。.随着 JWST 的发射，有一点是肯定的--标准宇宙学模型至少需要修改。至于是否需要彻底改写，代之以对宇宙起源及其年龄的全新解释，那就只有时间能证明了。