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宇宙大爆炸理論錯了?韋伯發現:早期星系不符合大爆炸理論
2023/01/26

大爆炸理論真的要被推翻了嗎?可以肯定地說,答案是否定的!

或者至少就目前來看,這是極不可能的。然而,就在2022年7月份美國NASA公布了詹姆斯·韋伯望遠鏡拍攝的第一批深空圖像以來,在西方社交媒體上出現了大量故弄玄虛的報道,它們喋喋不休,提出了「詹姆斯·韋伯望遠鏡的新發現將推翻宇宙大爆炸理論」這一戲劇性的說法。可能很多人對于這個推論不明就里,或許會信以為真。所以對于我們普通大眾來說,一定要了解清楚什麼是真的,什麼是假的,這一點很重要。

那麼,先從詹姆斯·韋伯望遠鏡說起吧。在2021年圣誕節那天,阿麗亞娜5號重型火箭將詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)順利送入了太空。JWST是有史以來最昂貴的望遠鏡,它最拿手的就是在紅外波段對宇宙深空天體進行成像。 JWST從發射到最終定點入軌花了一個月時間,NASA的科學家和工程師又花了大約六個月的時間對JWST進行調校并準備開啟宇宙探索之旅。2022年7月12日,該任務的天文學家發布了韋伯望遠鏡拍攝的第一批早期宇宙深空令人震撼的圖像(稱為「韋伯深場」),展示了這個昂貴的天文望遠鏡的巨大潛力。

韋伯深場

拿到了第一批數據,天文學界就開始分析數據。韋伯望遠鏡在紅外波段成像的能力使其成為了對宇宙自大爆炸開始后不久形成的第一批恒星和星系進行成像的最強大的設施。由于大爆炸發生之后的暴脹,使得宇宙空間膨脹從而拉伸了那些遠古恒星的光波長使之偏向光譜的紅色端(即紅移現象)。光的顏色取決于其波長,紫色(紫外光波段)波長最短,紅色(紅外光波段)波長最長。 因此,這種光的拉伸意味著,新生宇宙的第一批恒星和星系的色調是紅色的,只能通過紅外光成像才能看到它們,在可見光波段它們不再可見。

詹姆斯·韋伯望遠鏡

那麼,為什麼有些人聲稱韋伯望遠鏡拍攝的深空圖像能夠推翻大爆炸理論呢?其中的關聯性到底在哪兒?原來,天文學家經過整理,公布了由韋伯望遠鏡拍攝的第一批紅外波段星系的記錄,這些記錄中的星系名義上就是在宇宙大爆炸發生之后出現的第一批星系,也即我們宇宙中最早出現的、最古老的星系。根據當前的大爆炸理論,宇宙大爆炸發生在大約138億年前,預計宇宙需要2億到3億年的時間才能逐漸冷卻并形成第一批恒星,而最早一批星系的形成則是在第一批恒星形成之后的上億年內。

韋伯拍攝的車輪星系

在韋伯望遠鏡的數據公開后不久,一些爭論就出現了,這些爭論是關于「韋伯深場」中的背景星系的年齡問題。天文尺度的數據分析計算會出現一定的偏差,有人認為那些遠古的星系是宇宙大爆炸后4億年出現的,有人則認為是大爆炸后3.25億年就出現了。而另外一個研究群體聲稱其中有一個更古老的星系,它可能在大爆炸后2.25億年就存在了,還有第三個群體聲稱觀察到一個更早的星系,該星系是在大爆炸后1.8億年就形成了,早得令人難以置信。

韋伯拍攝的斯蒂芬五重奏星系群

這就是麻煩所在!——宇宙大爆炸理論中預測的形成第一批恒星和星系的時間點,與韋伯望遠鏡拍攝的最早的星系的年齡,兩者在時間上存在很大的差異。試想,大爆炸理論說第一批恒星是在大爆炸發生后2至3億年才會出現,而「韋伯深空」 中最早的星系是在大爆炸后1.8億年就形成了,而星系的形成不可能早于恒星的形成。不僅如此,目前的大爆炸理論表明,最古老的星系應該非常小,而且它們的形狀應該是不規則的,只有隨著時間的推移,那些微小的星系會慢慢合并,最終變得更大,就像我們現在的銀河系一樣。然而,「韋伯深空」中的那些在紅外波段可見的星系似乎比理論預測的要大得多,而且形狀也更規則和均勻。

韋伯拍攝的NGC3351星系

這些事實終于引發了一些評論,特別是那些長期以來一直敵視大爆炸理論的人,其中很多都屬于有神論者,另外還有支持「宇宙是智能設計」的人,也使用這些數據來斷言——大爆炸理論即將被推翻了。

韋伯拍攝的NGC1300星系

對于這樣的謬論,主流科學界也作出了回應。第一點,所有涉及「韋伯深場」的研究報告都只是最初步的分析,這些文章被上傳到arXiv,這是一個科學文章的在線存儲庫。雖然這些研究報告都出自知名學者,但這些文章尚未經過同行評審。在經過進一步評審后,有的報告可能會被撤回。因此,所有那些報告中的「發現」仍然是暫時的,并不是最權威的最可信的結論。

韋伯拍攝的南環星云

第二點,在遙遠的星系和韋伯望遠鏡之間存在大量的星際塵埃。任何看過令人嘆為觀止的日落的人都知道,天空中的塵埃會優先散射藍光并讓紅光通過,所以我們看日落中的太陽就是紅色的。那麼,也許「韋伯深場」中遙遠星系所表現的紅移不僅是因為宇宙的膨脹,還因為空間中存在大量的塵埃,而虛假的紅移量會導致對星系年齡的判斷出現偏差。

韋伯望遠鏡的

第三點,由于韋伯望遠鏡升空不久,調試工作也只經歷了很短的幾個月,對于一台極其復雜的大型精密設備來說,其光學元件和在線電子設備可能尚未得到正確校準,還未達到最佳狀態。另外,操作經驗不足也可能導致技術人員在調整信號處理和算法時出現偏差。當然,我相信很多敵視大爆炸理論的人絕對會無視科學界的這些解釋,爭論和荒謬的傳言還將繼續出現。夏蟲不可語冰,謬論終究是謬論,時間會證明。

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