科学家头痛 韦伯望远镜的早期宇宙照片 与天文理论不符

韦伯望远镜的第1张宇宙照片，最角落的地方有黯淡的红色星系，引发了天文学问题。科学家说「它们不该在那边」。（图／NASA）

詹姆斯•韦伯太空望远镜（JWST）令天文学家头痛了！它所拍摄的宇宙最早期照片，严重冲击现有的宇宙学理论，应验了科学界的一句俗话「所知愈多，问题反而更多」。

根据现有理论，宇宙的年龄大约是137亿年，而一个巨大的成熟星系，至少需要几十亿年的演化才会形成。然而韦伯望远镜所拍摄到的深远宇宙，却已经充满各种成熟星系，其中不乏许多中老年恒星，天文学家大叹「它们不应该在那里。」

令天文学家困惑的「元凶」，是韦伯回传的第一份深太空照片，由于那些星系距离非常远，以至于即使是韦伯如此强大的红外线望远镜，看起来也只是微小的红点。通过分析这些星系发出的光，天文学家确定，这些小红点是宇宙大爆炸（Big Bang）后5至7亿年的宇宙早期。

持续放大韦伯望远镜照片，6个橘红色点都是宇宙最早期星系，但它们又大又成熟，不符合现行理论。（图／NASA）

这时代有星系并不令人惊讶。依现有天文学理论，在「大霹雳」之后，宇宙快速扩张，但这时还没有任何星星，因为此时宇宙间只有浓厚的氢原子雾，它们还在找机会凝结。这个无星光的时期，就被称为「宇宙的黑暗时代」，它的时间大约是4亿年，之后第一批恒星如雨后春笋般涌现，也开始形成星系。

仅有4亿年的恒星，应该是相当狂暴，早期星系可能还不规则。但韦伯所发现的星系实在大得惊人，其中的恒星也太成熟了，这与现有理论明显冲突，甚至不符合早期观察。

宾州大学天文学家莱哈（Joel Leja）说：「我们对早期宇宙星系的推测是，它们应该年轻而且体积小。以前哈伯望远镜和其他仪器的观测资料，也是小型而且蓝色恒星为主的婴儿星系。」

然而，韦伯拍摄的超早期星系却有古老的红色恒星，而且星系的规模与银河系相若，「这就有点像，一个实际年龄3岁的孩子，已经180公分高，而且长了胡子」。莱哈表示，目前还没有答案，只能提出各种猜想；然而，猜想也就意味着需要新的理论。

莱哈说：「如果要我勉强猜测，我会想早期恒星与现行恒星有什么根本上的差别。例如，早期恒星必然缺乏重元素，可能会以奇特的方式发光，目前我们还没有考量到这一部分。又或者，最早期恒星的形成方式，可能与后来的次生恒星有根本上的差异。」

韦伯望远镜是2021年12月25日发射的，2022年7月正式工作。它仅用半年观测，就几乎要打翻天文学理论。科学家虽然感到头痛，但仍然很高兴，这意味着有更多的问题值得研究。