詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）空前強大的功能使它能夠比以往任何時候都更遠地回望空間和時間–在這樣做的過程中，它揭示了一些令人費解的星系，這些星系似乎過於先進，與它們的年齡不符。現在，天文學家為它們提出了一個新的解釋– “星爆”星系–這讓宇宙學的標準模型倖免於難。

藝術家眼中的早期宇宙”星爆”星系圖/Aaron M. Geller，西北大學，CIERA + IT-RCD穿越空間就是穿越時間。比如說，如果天文學家觀察100 光年外的一顆恆星，他們看到的就是它100 年前的樣子，因為它的光線經過了那麼長的時間才到達我們這裡。因此，當你把它延伸到可觀測宇宙的最邊緣時，你實際上可以看到超過120億年前的過去–那是一段被稱為”宇宙黎明”的時期，第一批恆星點燃並形成了早期星系。

詹姆斯-韋伯望遠鏡是第一台功能強大到足以看到如此久遠的時空的望遠鏡。天文學家以為會看到仍在形成中的”原星系”，但令他們驚訝的是，這台望遠鏡發現的星系似乎已經相當先進和成熟，與今天的星系類似。而且不只是一兩個異常點，而是幾十個。這不僅僅是怪異，還有可能顛覆我們對星系形成過程的整個認識，甚至可能使宇宙學標準模型本身受到質疑。因此，在這項新研究中，西北大學領導的一個天文物理學家小組利用強大的電腦模擬，研究了其他的想法。在此過程中，他們發現了一種可能性，即產生與詹姆斯-韋伯的觀測結果相符的訊號。估算一個星系的​​質量和大小，尤其是從很遠的距離看，最簡單的方法就是看它的亮度，韋伯發現的早期星係就是這樣做的。但研究小組的模擬顯示，處於宇宙黎明期的星係可以用低得多的質量達到相同的亮度水平–它們所要做的就是經歷一段恆星快速形成的時期，而這正是模擬星係自己做到的。這項研究的第一作者孫國超（音譯）說：”關鍵是要在短時間內在一個系統中再現足夠的光量。之所以會出現這種情況，要么是因為系統的質量非常大，要么是因為它有能力快速產生大量的光。在後一種情況下，系統並不需要那麼大的質量。如果恆星的形成是在爆發中發生的，它就會發出閃光。這就是我們看到幾個非常明亮的星系的原因。”像銀河系這樣的現代星系往往會隨著時間的推移顯示出穩定的恆星形成，但模擬結果表明，質量較低的早期星系更有可能經歷”星爆”階段，隨後是相對安靜的時期，直到這些較老的恆星死亡，並在另一個星爆時期推動下一代恆星的形成。研究的資深作者Claude-André Faucher-Giguère 說：”星系中的大部分光線都來自質量最大的恆星。因為質量更大的恆星燃燒速度更快，所以壽命更短。它們會在核反應中迅速耗盡燃料。因此，一個星系的​​亮度與它在過去幾百萬年中形成的恆星數量的關係比與整個星系的質量關係更為直接。”當然，實現模擬是可能的，並不代表真實的宇宙就是這樣發生的。利用其他技術測量這些星系的質量，韋伯望遠鏡的後續觀測可以幫助證實星爆假說，讓宇宙學標準模型鬆一口氣。畢竟，星爆的形成如何解釋其他高級結構（如棒狀星系）的出現早於它們本應出現的時間呢？本研究發表在《天文物理學雜誌通訊》（Astrophysical Journal Letters）。