好事多磨的韦伯望远镜(后面简称“韦伯”)终于上天了,在距离我们150万公里的冷暗空间窥探着宇宙的秘密,并不断的报告给人类。
花费100亿美元,历经25年研发的韦伯果然不负众望,新的发现一个接一个,其中最令人震撼的是获得系外行星大气光谱,以及将人类视野又往宇宙深处延伸了2亿光年。
这些发现很可能颠覆人类过去的认知,对一些理论提出质疑。其中有人认为,韦伯的发现将要修正标准宇宙模型,甚至否定宇宙大爆炸学说。那么事情果真如此吗?我们一起来分析一下。
“韦伯”发现了更深远的宇宙,意义重大
所谓标准宇宙模型,是指在弗里德曼宇宙模型基础上,描述早期宇宙演化的一种宇宙模型,是结合现代核物理、粒子物理、相对论、量子力学等科学知识,解释宇宙的起源和演化的模型。
这个模型的基本内核就是“大爆炸宇宙论”,由俄裔美籍物理学家、天文学家乔治·伽莫夫在上世纪四十年代创立。他根据美国天文学家埃德温·哈勃发现宇宙正在膨胀的观测事实,提出宇宙起源于约140亿年前的一次大爆炸,其主要观点就是认为宇宙是一段从热到冷的演化史。
后来根据探测到的哈勃常数和观测发现,科学界将宇宙寿命大致定为约138.2亿岁,也就是宇宙大爆炸发生在138.2亿年前。根据标准宇宙模型理论,科学家们推论出了宇宙的时间简史,也就是从大爆炸的普朗克时间,到现在约138亿年的演化史。
这个演化史认为,在大爆炸发生之初,由于极高温度和极高密度,宇宙是一锅混沌的粒子汤,电磁辐射,也就是光子无法逃脱,整个宇宙处于黑暗状态。直到38万年后,宇宙温度降到3000K,光子才得以脱耦而出,宇宙才开始变得透明和可见。
而质子、中子、电子这时才开始聚合成中性原子,从此出现了以原子为基础的物质,就是氢和氦,还有极微量的锂。这些最轻的元素在自身引力作用下,逐渐聚拢形成了原始星云,星云的不断聚集收缩,形成了原始恒星和星系。一百多亿年来,宇宙就是这么演化过来的。
后来,越来越多的发现为大爆炸宇宙论提供了证据,这些发现包括:宇宙不断膨胀、元素丰度、宇宙微波背景辐射、黑洞、引力波、引力透镜等等。几乎所有证据,都符合大爆炸宇宙论的描述和预测。渐渐,以大爆炸宇宙论为基础的宇宙模型成为了主流科学界公认的标准宇宙模型。
早先的标准宇宙模型认为,星系在宇宙大爆炸8亿年到10亿年之间形成。所谓韦伯望远镜推翻了大爆炸宇宙论的说法,是因为它发现了红移值达到13~16.7的星系。这是什么意思呢?就是根据红移值计算,这些星系是在宇宙发生大爆炸后3~2亿年就存在的,这样就将星系出现的时间往前推移了5~7亿年。
这说明了什么呢?说明标准宇宙模型对星系形成年代的推论是错误的,既然如此,将来还能够发现更远,也就是宇宙大爆炸发生跟早期的星系吗?宇宙是大爆炸形成的吗?宇宙标准模型还成立吗?
如果推翻了宇宙起源于大爆炸的标准宇宙模型,那么宇宙到底是怎样出现的呢?会不会回到宇宙从来就没有起点和终点,而是无始无终无限大的绝对宇宙观时代呢?
稍安勿躁,韦伯望远镜的发现并没有触动标准宇宙模型的根基
其实早在哈勃望远镜时代,人们就发现了最早星系的形成并非在宇宙年龄10亿年左右,而是在134亿年前,也就是宇宙大爆炸发生后的4亿年左右。
这个星系就是GN-z11,是哈勃望远镜在2016年发现的,其红移量达到11.1,对应我们的距离为134亿光年。如果宇宙大爆炸发生在现在主流认为的138.2亿年前的话,那么这个星系就存在于宇宙4亿岁的时候。
韦伯望远镜不过是将星系形成的年代又往前推了两亿年而已,这是一种量变,并没有产生性质的变化。研究认为,我们所在的银河系,也是一个十分古老的星系,年龄竟有134~136亿岁,几乎与宇宙一样古老!
由此可见,星系形成的时间早就突破早先大爆炸宇宙模型的猜想了。那么,星系形成年代往前推,是不是就会否定标准宇宙模型呢?现在的主流科学界并没有这么认为。
以大爆炸宇宙论为基础的标准宇宙模型,经历了半个多世纪的考验,越来越成熟了,几乎所有对天体运行和演化的预测,都是准确的,没有任何其他的宇宙模型能够与之相提并论,更别说抗衡了。
只不过发现越来越早的星系,确实让科学界很惊诧且兴奋,这说明他们又有得事情干了,对星系形成机制将从新的角度,从更深入层次去探究。 “韦伯”的发现,并没有触动标准宇宙模型的根基,因此对宇宙早期星系形成的研究,仍然需要在标准宇宙模型的框架下进行。
继续在这个框架下进行研究,并不是说这个框架里面的内容一成不变,而是将随着各种新的发现事实,对偏差的假设内容不断地纠正和补充,让这个框架越来越牢固,最终了解到越来越接近真相的宇宙。
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