科學家頭痛 韋伯望遠鏡的早期宇宙照片與天文理論不符

詹姆斯•韋伯太空望遠鏡（JWST）令天文學家頭痛了！它所拍攝的宇宙最早期照片，嚴重衝擊現有的宇宙學理論，應驗了科學界的一句俗話「所知愈多，問題反而更多」。

根據現有理論，宇宙的年齡大約是137億年，而一個巨大的成熟星系，至少需要幾十億年的演化才會形成。然而韋伯望遠鏡所拍攝到的深遠宇宙，卻已經充滿各種成熟星系，其中不乏許多中老年恆星，天文學家大嘆「它們不應該在那裡。」

令天文學家困惑的「元兇」，是韋伯回傳的第一份深太空照片，由於那些星系距離非常遠，以至於即使是韋伯如此強大的紅外線望遠鏡，看起來也只是微小的紅點。通過分析這些星系發出的光，天文學家確定，這些小紅點是宇宙大爆炸（Big Bang）後5至7億年的宇宙早期。

▲ 持續放大韋伯望遠鏡照片，6個橘紅色點都是宇宙最早期星系，但它們又大又成熟，不符合現行理論。（圖／NASA）

這時代有星系並不令人驚訝。依現有天文學理論，在「大霹靂」之後，宇宙快速擴張，但這時還沒有任何星星，因為此時宇宙間只有濃厚的氫原子霧，它們還在找機會凝結。這個無星光的時期，就被稱為「宇宙的黑暗時代」，它的時間大約是4億年，之後第一批恆星如雨後春筍般湧現，也開始形成星系。

僅有4億年的恆星，應該是相當狂暴，早期星系可能還不規則。但韋伯所發現的星系實在大得驚人，其中的恆星也太成熟了，這與現有理論明顯衝突，甚至不符合早期觀察。

賓州大學天文學家萊哈（Joel Leja）說：「我們對早期宇宙星系的推測是，它們應該年輕而且體積小。以前哈伯望遠鏡和其他儀器的觀測資料，也是小型而且藍色恆星為主的嬰兒星系。」

然而，韋伯拍攝的超早期星系卻有古老的紅色恆星，而且星系的規模與銀河系相若，「這就有點像，一個實際年齡3歲的孩子，已經180公分高，而且長了鬍子」。萊哈表示，目前還沒有答案，只能提出各種猜想；然而，猜想也就意味著需要新的理論。

萊哈說：「如果要我勉強猜測，我會想早期恆星與現行恆星有什麼根本上的差別。例如，早期恆星必然缺乏重元素，可能會以奇特的方式發光，目前我們還沒有考量到這一部分。又或者，最早期恆星的形成方式，可能與後來的次生恆星有根本上的差異。」

韋伯望遠鏡是2021年12月25日發射的，2022年7月正式工作。它僅用半年觀測，就幾乎要打翻天文學理論。科學家雖然感到頭痛，但仍然很高興，這意味著有更多的問題值得研究。