当天文学家通过美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜第一次瞥见早期宇宙中的星系时，他们本以为会发现星系中的小矮人，但他们却发现了一群似乎是奥运会健美运动员的东西。一些星系似乎增长得如此巨大，如此迅速，以至于模拟无法解释它们。一些研究人员认为，这意味着解释宇宙是由什么组成以及自大爆炸以来如何演化的理论，即宇宙学的标准模型，可能出了问题。

根据德克萨斯大学奥斯汀分校研究生凯瑟琳·奇沃洛夫斯基在《天体物理学杂志》上发表的一项新研究，其中一些早期星系的质量实际上比它们最初出现时要小得多。其中一些星系中的黑洞使它们看起来比实际更亮、更大。

Chworowsky说:“我们仍然看到比预期更多的星系，尽管它们都没有大到足以‘破坏’宇宙的程度。”

这些证据是由韦伯的宇宙演化早期释放科学(CEERS)调查提供的，该调查由德克萨斯大学天文学教授、研究合著者史蒂文·芬克尔斯坦(Steven Finkelstein)领导。

黑洞增加了亮度

根据这项最新的研究，那些看起来质量过大的星系可能有黑洞在快速消耗气体。快速移动的气体中的摩擦释放出热和光，使这些星系比仅仅从恒星发出的光要亮得多。这些额外的光可以使星系看起来包含更多的恒星，因此比我们估计的要大得多。当科学家们从分析中移除这些被称为“小红点”(基于它们的红色和小尺寸)的星系时，剩下的早期星系并不太大，无法符合标准模型的预测。

芬克尔斯坦说:“所以，底线是，就宇宙学的标准模型而言，没有危机。”“任何时候，只要你有一个理论经受住了时间的考验，你就必须有压倒性的证据来真正推翻它。但事实并非如此。”

高效的明星工厂

虽然他们已经解决了主要问题，但还有一个不那么棘手的问题:在韦伯的早期宇宙数据中，仍然有大约两倍于标准模型所预期的大质量星系。一个可能的原因是，恒星在早期宇宙中形成的速度比今天要快。

“也许在早期的宇宙中，星系更善于将气体转化为恒星，”Chworowsky说。

当热气体冷却到足以屈服于重力并凝结成一颗或多颗恒星时，就会形成恒星。但当气体收缩时，它会变热，产生向外的压力。在我们所处的宇宙区域，这些相反力量的平衡使得恒星形成过程非常缓慢。但根据一些理论，也许是因为早期宇宙的密度比现在大，所以在恒星形成过程中很难将气体吹出，从而使这一过程进行得更快。

更多黑洞存在的证据

与此同时，天文学家一直在分析韦伯发现的“小红点”的光谱，CEERS团队的研究人员和其他研究人员都发现了快速移动的氢气的证据，这是黑洞吸积盘的标志。这支持了这样一种观点，即至少有一些来自这些致密的红色物体的光来自黑洞周围旋转的气体，而不是恒星，从而加强了Chworowsky团队的结论，即恒星可能没有天文学家最初认为的那么大。然而，对这些有趣物体的进一步观察将有助于解决恒星和黑洞周围气体之间的光量之谜。

通常在科学领域，当你回答了一个问题，就会引出新的问题。尽管研究人员已经证明，宇宙学的标准模型可能没有被打破，但他们的工作指出，恒星形成需要新的想法。

“所以，仍然有一种阴谋感，”Chworowsky说。“并不是所有的事情都被完全理解。这就是做这种科学研究的乐趣所在，因为如果一篇论文解决了所有问题，或者没有更多的问题需要回答，这将是一个非常无聊的领域。”

德克萨斯大学的其他作者还有迈克尔·博伊兰-科尔钦、安东尼·泰勒和米凯拉·巴格利。他们，Finkelstein(作为主任)和Chworowsky是UT宇宙前沿中心的成员，该中心旨在提高我们对早期宇宙的理解。

其他机构参与这项研究是科尔比大学,多伦多大学,德州农工大学,美国国家科学基金会国家Optical-Infrared天文学研究实验室,美国宇航局戈达德太空飞行中心,康涅狄格大学,欧洲太空天文学中心,马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校加利福尼亚大学欧文分校,Centro de Astrobiologia(西班牙),耶路撒冷希伯来大学的,宇宙黎明中心(丹麦),哥本哈根大学熨斗研究所、路易斯维尔大学、拉古纳大学、巴黎城市大学、瑞士洛桑联邦理工学院、罗切斯特理工学院、帕多瓦大学(意大利)、INAF -帕多瓦天文台(意大利)、加州大学河滨分校、苏塞克斯大学、马耳他大学、格罗宁根大学、SRON荷兰空间研究所和日本国家天文台。

这项研究得到了美国国家航空航天局、太空望远镜科学研究所和国家科学基金会的支持。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是由美国宇航局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。