標準模型預測 NASA/ESA/CSA 詹姆斯韋伯太空望遠鏡將看到來自小型原始星系的微弱訊號。但數據並沒有證實一種流行的假設，即看不見的暗物質幫助最早的恆星和星系聚集在一起。相反，根據凱斯西儲大學天文物理學家領導的新研究，最古老的星係又大又亮，這與另一種引力理論一致。
這位藝術家的印象展示了宇宙的演變，從左側的大爆炸開始，隨後出現宇宙微波背景。第一批恆星的形成結束了宇宙黑暗時代，接著是星系的形成。圖片來源：M. Weiss / 哈佛史密森天文物理中心。
「暗物質理論所預測的並不是我們所看到的，」凱斯西儲大學的史黛西·麥高教授說。
「代替暗物質，修改重力可能發揮了作用。一種稱為（改良牛頓動力學）於 1998 年預測，早期宇宙的結構形成速度會非常快，比冷暗物質理論（稱為 lambda-CDM）的預測快得多。
韋伯旨在回答宇宙中一些最大的問題，例如恆星和星係是如何以及何時形成的？
在 2021 年發射之前，沒有任何望遠鏡能夠看到宇宙深處和遙遠的過去。
Lambda-CDM 預測，由於暗物質質量提供的額外重力，星係是由物質從小結構逐漸吸積到較大結構而形成的。
麥高教授說：“天文學家發明暗物質是為了解釋如何從非常光滑的早期宇宙變成我們今天看到的、它們之間有大量空白空間的大星系。”
小碎片組裝成越來越大的結構，直到星系形成。韋伯應該能夠將這些小星系前身視為微弱的光線。
麥高教授說：“我們期望我們在附近宇宙中看到的每個大星係都是從這些微小的碎片開始的。”
但即使紅移越來越高——越來越早地觀察宇宙的演化——訊號也比預期的更大、更亮。
蒙德預測，形成星系的質量會迅速聚集，並最初與宇宙的其餘部分一起向外膨脹。
更強的引力會減緩膨脹，然後逆轉，物質會自行塌陷形成星系。在這個理論中，根本不存在暗物質。
麥高教授說：“MOND 在四分之一個多世紀前就預測了韋伯在宇宙早期看到的巨大而明亮的結構。”
「底線是，『我告訴過你了』。我從小就認為這樣說很粗魯，但這就是科學方法的全部要點：做出預測，然後檢查哪些結果會實現。
“找到一種同時兼容 MOND 和廣義相對論的理論仍然是一個巨大的挑戰。”
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史黛西·S·麥高等人。 2024.加速結構形成：大質量星系和星系團的早期出現。亞太地區，正在出版； arXiv：2406.17930
本文是凱斯西儲大學提供的新聞稿的版本。
