新的3D宇宙地图可能颠覆我们对宇宙的认知

新的3D宇宙地图可能颠覆我们对宇宙的认知在过去的几年里，暗能量光谱仪（DESI）--一种对遥远星系进行光谱天文测量的科研仪器--已经多次测绘了天空三分之一区域内的3500万个星系和240万个类星体的距离。负责管理该项目的劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的研究人员解释说，在理想条件下，DESI每20分钟就会循环浏览一组新的5000个星系，即每晚浏览10万多个星系。5000个机器人定位器将DESI的光纤眼睛对准预先选定的星系，测量它们的光谱，从中可以测算出宇宙在这些星系的光线到达地球时膨胀了多少。最终结果呢？嗯，我们还没到那一步，但伯克利实验室的研究人员已经取得了一个重要的里程碑：绘制了有史以来最大的宇宙三维地图，也是最精确的地图，精度优于1%。更具体地说，DESI对宇宙110亿年膨胀历史的总体精度为0.5%，而涵盖80-110亿年的最遥远纪元的精度达到了创纪录的0.82%。由于这些遥远的太空天体发出的光现在才到达DESI，科学家们可以绘制出宇宙年轻时的样子，从而揭开物理学中最大的谜团之一：暗能量--导致宇宙膨胀得越来越快的未知成分。科学家们说，这张地图证实了宇宙膨胀的速度正在加快--同时也提出了一种可能性，即暗能量并不像之前所说的那样在整个时间内都是恒定的。这项工作的共同作者、朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所高级研究员塞沙德里-纳达图尔（SeshadriNadathur）博士告诉《卫报》说："我们看到的是一些暗示，它实际上一直在随着时间的推移而变化，这相当令人兴奋，因为它并不是宇宙学恒定暗能量标准模型的样子。"这项研究的合著者之一、杜伦大学的卡洛斯-弗伦克教授告诉《卫报》，这可能意味着科学家们对宇宙的认识可能要从头开始。这包括"修改我们对基础物理学的理解、对大爆炸本身的理解以及对宇宙长期预测的理解"。研究人员在多篇论文中分享了他们对第一年收集的数据进行的分析，并在美国物理学会会议和意大利RencontresdeMoriond会议上发表了演讲。伯克利实验室科学家兼该实验的共同发起人NathaliePalanque-Delabrouille说，通过一年的数据，研究人员已经可以测量出宇宙膨胀历史中七个不同的宇宙时间片段，每个片段的精度为1%到3%。这就是研究人员在研究DESI地图时看到的景象：星系簇拥在一起，被天体较少的空洞隔开。他们解释说，这与早期的宇宙形成了鲜明的对比，早期的宇宙是一锅由亚原子粒子组成的又热又浓的汤，亚原子粒子的运动速度太快，无法形成稳定的物质。这些粒子包括氢核和氦核，统称为重子。这种早期电离等离子体中的微小波动引起了压力波，使重子移动成波纹状。随着宇宙的膨胀和冷却，中性原子形成，压力波停止了，将波纹凝固在三维空间中，并使未来的星系越来越多地聚集在高密度区域。数十亿年后，我们仍然可以在星系分离的特征中看到这种微弱的三维涟漪或气泡图案--这种特征被称为重子声学振荡（BAOs）。通过测量这些气泡的表面大小，研究人员可以确定天空中这种极其微弱的图案是由什么物质造成的。绘制BAO气泡的远近图可以让研究人员将数据切成小块，测量宇宙在过去每个时间段的膨胀速度，并模拟暗能量对膨胀的影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426408.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426408.htm

新研究将宇宙估算年龄加倍至267亿年

新研究将宇宙估算年龄加倍至267亿年拉金德拉·古普塔多年来，天文学家和物理学家通过测量大爆炸以来经过的时间以及根据来自遥远星系的光的红移研究最古老的恒星来计算宇宙的年龄。2021年，得益于新技术和科技进步，使用Lambda-CDM一致性模型估计我们宇宙的年龄为137.97亿年。然而，许多科学家对像HD140283这样的恒星的存在感到困惑，这些恒星似乎比我们宇宙的估计年龄还要古老，而且詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了处于高级演化状态的早期星系。这些星系在大爆炸后仅仅3亿年左右就存在了，似乎具有通常与数十亿年的宇宙演化相关的成熟度和质量水平。此外，它们的尺寸出人意料地小，这给这个方程增添了另一层神秘感。兹威基的疲倦光理论提出，来自遥远星系的光的红移是由于光子在遥远的宇宙距离上逐渐损失能量造成的。然而，它被认为与观察相冲突。然而古普塔发现，“通过让这一理论与膨胀的宇宙共存，就有可能将红移重新解释为一种混合现象，而不是纯粹由膨胀引起。”除了兹威基的疲倦光理论之外，古普塔还引入了保罗·狄拉克假设的演化“耦合常数”的想法。耦合常数是控制粒子之间相互作用的基本物理常数。根据狄拉克的说法，这些常数可能会随着时间的推移而变化。通过允许它们演化，韦伯望远镜在高红移下观察到的早期星系形成的时间范围可以从几亿年延长到数十亿年。这为这些古老星系中观察到的先进发展水平和质量提供了更可行的解释。一项新的研究表明，宇宙的年龄可能有267亿年，几乎是公认的137亿年年龄的两倍。新模型结合了兹威基的累光理论和狄拉克不断变化的耦合常数，可以解释宇宙大爆炸后3亿年才形成的成熟小星系的存在，并对宇宙常数提出了新的解释。此外，古普塔认为，对“宇宙常数”的传统解释需要修改，该常数代表了导致宇宙加速膨胀的暗能量。相反，他提出了一个常数来解释耦合常数的演变。宇宙学模型的这种修改有助于解决早期宇宙中观测到的小星系尺寸之谜，从而实现更准确的观测。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370743.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370743.htm

宇宙年龄再次受质疑：仅8亿年古老星系却比银河系的恒星数量还要多

宇宙年龄再次受质疑：仅8亿年古老星系却比银河系的恒星数量还要多2024年2月14日发表在自然杂志上的一篇新论文介绍了ZF-UDS-7329星系，这是一个非常古老的星系，从宇宙学红移角度来说，这个星系大约为8亿岁，也就是在宇宙大爆炸后的8亿年内形成。然而该星系包含的恒星数量甚至比银河系还要多，目前银河系的恒星数量大约是在2000亿～4000亿颗之间，不过银河系的年龄已经有136亿岁，也就是从宇宙大爆炸之后的2亿年开始形成，花费了几十亿年吞并附近的星系才有今天的规模。ZF-UDS-7329星系意味着从某种程度上说，在诞生时没有暗物质的帮助就形成了(注：暗物质在大尺度上帮助物质聚集)，这与当前星系形成的标准模型相反。论文合著者、国际射电天文学研究中心天文学副教授克劳迪娅拉戈斯：这些极其巨大的星系出现在宇宙早期，对我们的标准宇宙学模型构成了重大挑战。这是因为巨大的暗物质结构被认为是将早期星系聚集在一起的必要组成部分，但在宇宙早期暗物质还没有时间形成。论文合著者、澳大利亚斯威本理工大学的天文学教授ThemiyaNanayakkara：这突破了我们目前对星系形成和演化的理解极限，现在的关键问题是这些古老星系是如何在宇宙早期形成的如此快，以及当宇宙的其他部分正在推动星系形成的时候，是什么神秘的机制导致突然形成大量的恒星。对研究人员来说，现有理论被质疑或者推翻都不是大问题，毕竟科学的进步就是在前人基础上不断研究，不断发现新证据、不断完成理论亦或者推翻就理论形成新理论。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420847.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420847.htm

Maisie星系被确认为宇宙中最古老的星系之一

Maisie星系被确认为宇宙中最古老的星系之一自首次发现Maisie星系以来的后续观测表明，Maisie的历史可以追溯到宇宙大爆炸后的3.9亿年。虽然这并不像德克萨斯大学奥斯汀分校天文学家史蒂文-芬克尔斯坦领导的研究小组最初估计的那么古老，但它仍然是目前观测到的四个最早确认的星系之一。UT奥斯汀分校的天文学教授、《自然》论文的作者、宇宙演化早期释放科学调查（CEERS）的首席研究员芬克尔斯坦说："Maisie星系令人兴奋的地方在于，它是JWST最早发现的遥远星系之一，而且在这一组星系中，它是第一个真正被光谱学证实的星系。他用女儿的名字为这个星系命名，因为它是在女儿的生日那天被发现的。"观看模拟从地球飞往Maisie星系的视频。资料来源：可视化：弗兰克-萨默斯（STScI）、格雷格-培根（STScI）、约瑟夫-德帕斯夸莱（STScI）、莉娅-胡斯塔克（STScI）、约瑟夫-奥姆斯特德（STScI）、阿丽莎-帕根（STScI）科学：SteveFinkelstein（UTAustin）、RebeccaLarson（RIT）、MicaelaBagley（UTAustin）最新分析由第一作者巴勃罗-阿拉巴-哈罗（PabloArrabalHaro）领导，他是美国国家科学基金会国家光学-红外天文研究实验室的博士后助理研究员。除了芬克尔斯坦之外，来自UTAustin的共同作者还有凯特琳-凯西（CaitlinCasey）、米塞拉-巴格利（MicaelaBagley）、凯瑟琳-克沃罗夫斯基（KatherineChworowsky）和藤本诚司（SeijiFujimoto）。CEERS团队目前正在评估另外大约10个星系，它们可能来自比Maisie星系更早的时代。太空中的物体并没有印上时间戳。为了推断我们观测到的光线是何时离开某个天体的，天文学家会测量它的红移，也就是它的颜色由于远离我们的运动而发生的偏移量。由于我们生活在一个不断膨胀的宇宙中，我们观测的时间越久远，天体的红移就越大。最初对红移（以及宇宙大爆炸后的时间）的估计是基于光度测量，即使用少量宽频滤光片测量图像中的光亮度。这些估算是利用CEERS在望远镜第一个观测季的最初分配时间内收集的数据做出的。为了获得更准确的估计值，CEERS团队申请使用JWST的光谱仪器NIRSpec进行后续测量，该仪器将物体的光线分成许多不同的窄频率，以更准确地识别其化学构成、热量输出、固有亮度和相对运动。根据最新的光谱分析，Maisie星系的红移为z=11.4。这项研究还考察了CEERS-93316星系，爱丁堡大学领导的研究小组最初在公开的CEERS数据中发现了这个星系，据初步估计，它是在宇宙大爆炸后2.5亿年被观测到的。经过进一步分析，研究小组发现CEERS-93316的红移更为适中，为z=4.9，相当于宇宙大爆炸后约10亿年。原来，CEERS-93316中的热气体在与氧和氢相关的几个窄频段中发出了大量的光，使星系看起来比实际要蓝得多。这种蓝色模仿了芬克尔斯坦等人预计在早期星系中看到的特征。这是由于测光方法的一个怪癖，只有红移约为4.9的天体才会出现这种情况。芬克尔斯坦认为这是运气不好，他说："这是一个有点奇怪的案例。"在光谱观测到的数十个高红移候选天体中，这是唯一一个真实红移远小于我们最初猜测的天体。"这个星系不仅呈现出不自然的蓝色，它的亮度也比我们目前的模型预测的在宇宙中形成如此之早的星系的亮度要高得多。芬克尔斯坦说："要解释宇宙如何能这么快就形成如此巨大的星系，这确实很有挑战性。因此，我认为这可能一直是最有可能的结果，因为它是如此极端，如此明亮，在如此明显的高红移下"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378329.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378329.htm

韦布观测到迄今最古老星系JADES-GS-z13-0

韦布观测到迄今最古老星系JADES-GS-z13-0当来自最遥远星系的光到达地球时，它已经因为宇宙的膨胀被拉伸，并转移到光谱的红外区域。韦伯望远镜上的近红外相机能检测到这种红外光，因此能快速发现一系列前所未有的星系，其中一些星系可能会重塑天文学家对早期宇宙的理解。天文学家认为，在这两项研究中，他们“确凿无疑地探测到了”迄今已知4个最遥远的星系。这些星系诞生于宇宙大爆炸后3亿至5亿年，这意味着这些星系来自所谓的“再电离时代”，即人们认为第一批恒星出现的时期。这两篇新论文的合著者、巴黎天体物理研究所研究员斯蒂芬·查洛特表示，这4个星系中，最古老的星系JADES-GS-z13-0形成于宇宙大爆炸后3.2亿年，这是天文学家观测到的最遥远距离。韦伯望远镜还证实了JADES-GS-z10-0的存在，它可追溯到宇宙大爆炸后4.5亿年。查洛特说，这4个星系的质量都“非常小”，约为太阳质量的1亿倍。相比之下，银河系的重量约为太阳质量的1.5万亿倍。他补充道，这些星系的“金属含量非常低”，这一点符合宇宙学标准模型。该模型指出，离宇宙大爆炸越近，留给这些金属形成的时间就越短。美国耶鲁大学天文学家彼得·范·多科姆评论称：“人类距离宇宙的过往越来越近，从这些星系诞生到宇宙大爆炸之间，只剩3亿年尚未被探索。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353421.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353421.htm

詹姆斯·韦伯望远镜的发现正在挑战我们对宇宙演变的认识

詹姆斯·韦伯望远镜的发现正在挑战我们对宇宙演变的认识当我们观察早期宇宙的演变时，我们通常期望看到小得多的星系。然而，在博伊兰-科尔钦关注的六个星系中，所有这些星系的质量都比科学家以前认为在那个时代可能的要大得多。天文学家估计每个星系都是在5亿至7亿年前。韦伯拍摄了迄今为止看到的最遥远的两个星系。它们被发现在巨型星系团Abell2744的外部区域。图片来源：NASA,ESA,CSA,T.Treu(UCLA)然而，它们中的每一个的质量都是我们太阳的100多亿倍。事实上，它们中的一个甚至看起来比银河系的质量大得多，尽管我们的星系已经有了数十亿年的时间来进化并摆脱其古老的核心。博伊兰-科尔钦说，这些发现可能会完全改变我们处理早期宇宙演变的方式。Kolchin说，如果科学家估计的质量是正确的，那么我们就处于"未知的领域"。这一发现可能需要我们研究未知的力量和粒子，以试图了解宇宙是如何迅速膨胀，以包括如此严重的进化的星系。也有可能我们并没有像我们想象的那样回顾过去。我们需要更多的研究来得出最终的结论。当然，我们一直都知道，詹姆斯-韦伯将挑战我们认为自己了解的东西。这台望远镜正在比我们以前所能做到的更深入地窥视太空和更远的时间。这很可能只是挑战我们目前对早期宇宙演变的理解的许多事情之一。但是，每一个挑战的出现都使我们能够更仔细地观察我们知道的和不知道的东西，它使我们能够清理几十年来一直模糊不清的界限，如果我们想真正了解这一切，我们需要更清楚地追踪这些界限。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355007.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355007.htm