标准模型预测 NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜将看到来自小型原始星系的微弱信号。但数据并没有证实一种流行的假设，即看不见的暗物质帮助最早的恒星和星系聚集在一起。相反，根据凯斯西储大学天体物理学家领导的新研究，最古老的星系又大又亮，这与另一种引力理论一致。
这位艺术家的印象展示了宇宙的演变，从左侧的大爆炸开始，随后出现了宇宙微波背景。第一批恒星的形成结束了宇宙黑暗时代，随后是星系的形成。图片来源：M. Weiss / 哈佛史密森天体物理中心。
“暗物质理论所预测的并不是我们所看到的，”凯斯西储大学的史黛西·麦高教授说。
“代替暗物质，修改引力可能发挥了作用。一种称为（改良牛顿动力学）于 1998 年预测，早期宇宙的结构形成速度会非常快，比冷暗物质理论（称为 lambda-CDM）的预测快得多。”
韦伯旨在回答宇宙中一些最大的问题，例如恒星和星系是如何以及何时形成的？
在 2021 年发射之前，没有任何望远镜能够看到宇宙深处和遥远的过去。
Lambda-CDM 预测，由于暗物质质量提供的额外重力，星系是由物质从小结构逐渐吸积到较大结构而形成的。
麦高教授说：“天文学家发明暗物质是为了解释如何从非常光滑的早期宇宙变成我们今天看到的、它们之间有大量空白空间的大星系。”
小碎片组装成越来越大的结构，直到星系形成。韦伯应该能够将这些小星系前身视为微弱的光线。
麦高教授说：“我们期望我们在附近宇宙中看到的每个大星系都是从这些微小的碎片开始的。”
但即使红移越来越高——越来越早地观察宇宙的演化——信号也比预期的更大、更亮。
蒙德预测，形成星系的质量会迅速聚集，并最初与宇宙的其余部分一起向外膨胀。
更强的引力会减缓膨胀，然后逆转，物质会自行塌陷形成星系。在这个理论中，根本不存在暗物质。
麦高教授说：“MOND 在四分之一个多世纪前就预测了韦伯在宇宙早期看到的巨大而明亮的结构。”
“底线是，‘我告诉过你了’。我从小就认为这样说很粗鲁，但这就是科学方法的全部要点：做出预测，然后检查哪些结果会实现。”
“找到一种同时兼容 MOND 和广义相对论的理论仍然是一个巨大的挑战。”
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史黛西·S·麦高等人。 2024.加速结构形成：大质量星系和星系团的早期出现。亚太地区，正在出版； arXiv：2406.17930
本文是凯斯西储大学提供的新闻稿的一个版本。
