韦伯望远镜在宇宙深处,究竟发现了什么?为啥说会改写宇宙起源?

头脑风报 2022-09-28 00:20:23

要问空间望远镜界的“鸽王”是谁,那自然非韦伯望远镜莫属了。因为这家伙泵盖在2007年就顺利发射开始“上班”了,没想到最终却拖到了2021年年底才成功发射,不知不觉“鸽”了人们十几年。

体型巨大的韦伯望远镜

不过好在它在正式上岗之后,工作态度还是比较好的,有了不少全新的发现。比如此前就有研究团队表示,韦伯望远镜在宇宙深处,发现了意料之外的景象,而这一发现或许将直接改写宇宙起源。

那么,韦伯望远镜到底看到了什么?宇宙起源方式将因此被改写的说法是真的吗?就让我们一起来看看吧!

于宇宙中飞行的韦伯望远镜

“鸽王”韦伯望远镜

很多人可能不理解“鸽王”是什么意思,实际上它指的就是经常放鸽子的行为,而韦伯望远镜自从宣布投入建造开始,就不断地放大家的鸽子,将发射日期疯狂延迟,可以说是吊足了人们的胃口。

好在“十年磨一剑”的效果还是相当不错的,韦伯望远镜在顺利升空并开始工作之后,很快就拍摄了不少关于宇宙深处的图景。比如史蒂芬五重星系、南环星云、船底座大星云,这些无比瑰丽的宇宙图景告诉人类,原来在我们看不到的的黑暗深处,竟然存在着如此令人震撼的东西。

韦伯望远镜拍摄的船底座大星云

为此,不少人都称詹姆斯·韦伯空间望远镜的顺利使用,将会带着人们开启天文观测的“阿波罗”时代。

接下来,简单聊聊韦伯望远镜到底有什么优越之处。

从对比数据来看,它是有史以来尺寸最大、功能最强的空间望远镜,能够以更长的波长覆盖范围并且有着超高的灵敏度,这就使其在寻找宇宙中第一批星系的形成以及观测系外行星方面具备了更大的优势。

韦伯望远镜与哈勃望远镜的体型对比

为了能够顺利完成观测工作,韦伯望远镜上携带了大量的高科技仪器,比如近红外望远镜、近红外光谱仪、中红外仪器等等,并且为了能够让其处在低温环境下正常工作,人们还专门把它发射到了日地拉格朗日L2点,在这里,它能够尽可能地规避“太阳”直射。

资料显示,日地拉格朗日L2点位于日地连线的延长线上,距离地球约1.5×10^6千米,不受大气扰动、地球阴影等因素影响,具有极其稳定的引力和辐射环境,且仅需较少的燃料就可以保持位置稳定。

韦伯望远镜的飞行线路示意图

以上,就是关于韦伯望远镜的一些重要信息。接下来,就让我们来看看它在宇宙深处,到底发现了什么在人类意料之外的景象,这个景象又为何存在改写宇宙起源的可能。

韦伯望远镜在深空的发现

此前,韦伯望远镜传回的第一批照片被美国国家航空航天局公布之后,就在网络上引起了热议。后来,康奈尔大学的一项研究报告发出来之后,更是一石惊起千层浪,因为在该报告当中,有着“恐慌”这个词。

韦伯望远镜拍摄到的深空宇宙的图像

咱们在上文中介绍韦伯望远镜的基本情况时就有提到,韦伯望远镜的各项性能使得它有能力去寻找宇宙中诞生的初代星系。而科学家认为,宇宙的初代星系都是规模比较小的,且因为刚刚诞生的缘故,它们的形状也会“奇奇怪怪”。

人类如今观测到的巨大、规则星系,其实都是经过碰撞和融合后诞生的。

正处于碰撞阶段的史蒂芬五重星系

可是韦伯望远镜的发现却颠覆了科学家的认知,原来在它观测的一批红移值大于3的星系中,有些星系并未表现出“初代星系”的特征,反而显得异常的成熟,并且这些成熟星系的数量能占到观测总数的一半左右。

要知道红移值大于3就代表着这些星系已经离我们非常遥远了,再加上光的传递需要时间,就更意味着这些星系十分的“古老”。在这种情况下,它们应该具备规模较小、形状不规则的特征才对,但咱们在上文中说了,现实与预测的正好相反。

初代星系的艺术构想图

因此,科学家认为这一意料之外的景象,可能会对宇宙的起源论发起挑战。这里所说的宇宙起源论指的正是目前备受认可的宇宙大爆炸理论,根据宇宙大爆炸的论述来看,宇宙是从“奇点”爆炸而来,爆炸之初产生的星系基本都是初代星系,它们比较小,分布的也相对零散。

但显然韦伯望远镜的发现与宇宙大爆炸理论的论述存在“相悖”的情况,所以才会有很多人认为宇宙起源可能会因此被改写。

宇宙大爆炸理论示意图

当然,要说韦伯望远镜的这一发现能直接将宇宙大爆炸理论完全否定也是不对的。只能说,目前宇宙大爆炸理论依旧不够完善,存在的问题还是比较多的,想解决这些问题,只能等待人类依靠着科技的发展,取得更多的观测结果才行。

实际上,当我们回顾人类对宇宙起源的探索,就能看出有时候并没有“标准答案”,许多答案都只适用于某个时代,旧的理论总是会随着人类认知的提升被不断完善,甚至被新的理论直接拍死在沙滩上。

我们仍需继续探索宇宙,解开谜题

宇宙起源的演变

人类对宇宙似乎有着无限的好奇心,从古代开始,仰望星空的哲学家就试图解释宇宙的起源。虽然这些解释往往有着浓厚的宗教和神话色彩,但是无不显示出了人们思维的活跃性。

比如说基督教相信宇宙来源于上帝,上帝就是“从无到有”的创造者。而中国更特殊,由于没有一个影响如此之大的宗教,使得我们在描述宇宙起源时,想象力更加丰富。不仅有着“盘古开天辟地”、“断鳌足以立四极”、“共工撞不周山”等等家喻户晓的传说,各个少数民族还有专属于自己的创世神话。

盘古氏开天辟地,创立了一方世界

后来在科学萌芽之后,人们对宇宙起源有了更多的思考。在无数科学家不断接力的情况下,宇宙起源论突破了神创论的限制,有了更加科学的说法。

比如咱们在上文中提到的韦伯望远镜观察的红移星系,其中最为关键的红移现象就是人们在上世纪才发现的。

哈勃红移现象示意图

就连一直被誉为天才的爱因斯坦,最初在广义相对论中建立宇宙模型的时候,也将其设定为了“静态宇宙”,完全没想到宇宙其实一直都处于膨胀之中。

不难看出,从伽利略利用望远镜观测宇宙再到哈勃观测到红移现象,到促使宇宙大爆炸理论形成。人类对宇宙起源的认知是在不断变化的,这种变化很难做到一蹴而就,因为要经过长时间的积累。

宇宙膨胀现象示意图

此外,许多科学家都认为宇宙大爆炸理论其实是无法解释宇宙“从何而来”这个问题的,它的侧重点是宇宙诞生之后的情况。因此,此前2020年诺贝尔物理学奖的获得者彭罗斯,就创新性地提出了另一个“宇宙起源论”,即共形循环宇宙理论。

英国数学物理学家罗杰·彭罗斯

原来,彭罗斯依靠自己对黑洞以及奇点的研究成果,建立了一个与宇宙起源有关的新模型。在这个模型当中,宇宙和世间万物一样,处在“周而复始”的循环当中。上一个宇宙的终点,就是下一个宇宙的开端。

循环宇宙的概念图

如果真是这样的话,韦伯望远镜在宇宙深处观测到的奇怪景象似乎就能说得通了。那些藏匿在初代星系当中的“成熟星系”,会不会就是上个宇宙走向终点时遗留下来的呢?

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