詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）空前强大的功能使它能够比以往任何时候都更远地回望空间和时间--在这样做的过程中，它揭示了一些令人费解的星系，这些星系似乎过于先进，与它们的年龄不符。现在，天文学家为它们提出了一个新的解释-- "星爆"星系--这让宇宙学的标准模型幸免于难。
艺术家眼中的早期宇宙 "星爆 "星系 图/Aaron M. Geller，西北大学，CIERA + IT-RCD
穿越空间就是穿越时间。比如说，如果天文学家观察 100 光年外的一颗恒星，他们看到的就是它 100 年前的样子，因为它的光线经过了那么长的时间才到达我们这里。因此，当你把它延伸到可观测宇宙的最边缘时，你实际上可以看到超过120亿年前的过去--那是一段被称为"宇宙黎明"的时期，第一批恒星点燃并形成了早期星系。
詹姆斯-韦伯望远镜是第一台功能强大到足以看到如此久远的时空的望远镜。天文学家本以为会看到仍在形成中的"原星系"，但令他们惊讶的是，这台望远镜发现的星系似乎已经相当先进和成熟，与今天的星系类似。而且不只是一两个异常点，而是几十个。这不仅仅是怪异，还有可能颠覆我们对星系形成过程的整个认识，甚至可能使宇宙学标准模型本身受到质疑。
因此，在这项新研究中，西北大学领导的一个天体物理学家小组利用强大的计算机模拟，研究了其他的想法。在此过程中，他们发现了一种可能性，即产生与詹姆斯-韦伯的观测结果相匹配的信号。
估算一个星系的质量和大小，尤其是从很远的距离看，最简单的方法就是看它的亮度，韦伯发现的早期星系就是这样做的。但研究小组的模拟显示，处于宇宙黎明期的星系可以用低得多的质量达到相同的亮度水平--它们所要做的就是经历一段恒星快速形成的时期，而这正是模拟星系自己做到的。
这项研究的第一作者孙国超（音译）说："关键是要在短时间内在一个系统中再现足够的光量。之所以会出现这种情况，要么是因为系统的质量非常大，要么是因为它有能力快速产生大量的光。在后一种情况下，系统并不需要那么大的质量。如果恒星的形成是在爆发中发生的，它就会发出闪光。这就是我们看到几个非常明亮的星系的原因。"
像银河系这样的现代星系往往会随着时间的推移显示出稳定的恒星形成，但模拟结果表明，质量较低的早期星系更有可能经历"星爆"阶段，随后是相对安静的时期，直到这些较老的恒星死亡，并在另一个星爆时期推动下一代恒星的形成。
该研究的资深作者 Claude-André Faucher-Giguère 说："星系中的大部分光线都来自质量最大的恒星。因为质量更大的恒星燃烧速度更快，所以寿命更短。它们会在核反应中迅速耗尽燃料。因此，一个星系的亮度与它在过去几百万年中形成的恒星数量的关系比与整个星系的质量关系更为直接。"
当然，实现模拟是可能的，并不意味着真实的宇宙就是这样发生的。利用其他技术测量这些星系的质量，韦伯望远镜的后续观测可以帮助证实星爆假说，让宇宙学标准模型松一口气。毕竟，星爆的形成如何解释其他高级结构（如棒状星系）的出现早于它们本应出现的时间呢？
这项研究发表在《天体物理学杂志通讯》（Astrophysical Journal Letters）上。