科学中有一个常见的模式。我们开发了一些新的流程或工具,使我们能够收集以前从未有过的各种数据,这些数据有可能推翻我们对某些长期建立的理论的所有假设,然后尘埃落定。不幸的是,这个过程的早期阶段在媒体上引起了很多轰动效应。JWST的早期结果就是一个很好的例子。

更多JWST观测发现早期大质量星系越来越少

詹姆斯·韦伯太空望远镜是我们迄今为止建造的最强大的红外望远镜。它足够灵敏,可以捕捉一些最早星系的详细图像。那些在所谓的早期宇宙黑暗时代之后不久形成的。

在JWST之前,我们仅对稍晚时期的星系进行了观测,当时星系已完全建立。根据这些观察和我们对大爆炸的理解,我们对星系演化的速度有了很好的了解。或者我们是这么认为的,因为JWST的初步观察似乎推翻了这一点。

詹姆斯韦伯太空望远镜发现的星系很大、很明亮,并且已经有了结构。因此,头条新闻的内容多种多样,声称大爆炸甚至广义相对论已被证明是错误的。但现在尘埃开始落定,正如一项新的研究表明的那样,这些革命性的结果并不像一些人暗示的那么不寻常。

识别最遥远的星系是一个挑战,因此天文学家使用一些技巧来帮助他们解决这个问题。其中之一是利用所谓的银河系光谱中断。对于中性氢来说,在电离之前它只能吸收一定的能量。这意味着,如果来自星系的光子高于这个极限,它们就会电离星际介质中的氢,并被散射得如此之多,我们看不到它。这被称为莱曼突破。

还有一个类似的突破,称为巴尔默突破。显示这些断裂的星系光被称为双断裂星系。由于天文学家知道这些断裂的波长,他们可以通过寻找具有正确红移的断裂来专门瞄准一定距离的星系。

JWST的第一个结果寻找红移约为z=7时或宇宙年龄小于10亿年时的双断裂星系。他们发现了所有产生这样一颗恒星的星系。太多、太明亮、太进化。

但是,虽然双断点方法非常适合寻找星系,但您可以看到它可能会在数据中引入一些偏差。这些星系需要足够亮和足够热才能电离氢,因此较小、较暗和较冷的星系可能会被排除在外。这种偏见是众所周知的,但这项新研究想要了解这种偏见的严重程度。

该团队使用了加拿大NIRISS无偏星团巡天(CANUCS)的数据,该巡天使用星系团的JWST图像来寻找遥远的小星系,这些星系受到引力透镜作用,使它们看起来更亮。他们的研究结果已发布在预印本服务器arXiv上。

根据这些数据,他们确定了19个双断裂星系。由于CANUCS星系包含多个双断裂星系,因此研究小组可以将双断裂星系的分布与更大的星系群进行比较。

他们发现,双断裂选择方法可能会偏向于更大、更亮的星系。特别是在像他们这样的小样本中,即使是一个大的异常值也会给人留下星系比统计数据更大、更亮的印象。换句话说,我们不应该把农场的赌注押在我们的初步结果上。随着我们收集更多数据并对更多星系进行详细观测,选择性偏差就会消失。

詹姆斯韦斯特望远镜的观测可能仍然迫使我们及时大幅修改我们的标准宇宙学模型,但这项研究表明我们仍处于早期阶段。标准模型还没有退出游戏,还需要更多的观察才能看到尘埃真正落定的地方。