韦伯望远镜发现挑战宇宙学的古老星系团

美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope，简称 JWST）发现了一个巨大的星系团，其形成速度似乎远快于当前宇宙学模型的预测。这个名为 XLSSC 122 的星系团包含异常致密的暗物质集中区，这一发现挑战了科学家对宇宙早期演化阶段的理解。

创纪录的引力透镜效应

XLSSC 122 位于距离地球约 104 亿光年的地方。它可追溯至被称为“宇宙正午”（cosmic noon）的时期，即大约 100 亿年前，当时宇宙经历了最强烈的恒星形成期。虽然星系团在这一时期仍在组装过程中，但 XLSSC 122 展现出的大小和组织结构通常与现代宇宙中的星系团相关联。

该星系团已成为已知最遥远的展现强引力透镜效应的星系团实例。这种现象发生在巨大物体弯曲并扭曲其后方更遥远星系的光线时。这种对齐使得研究人员能够高精度地测量 XLSSC 122 内部的质量分布。

“当我们收到 JWST 传回的第一批图像时，我们说：‘哇，看看这个，这个星系团产生了强引力透镜效应！’”IPAC 的职员科学家、研究该星系团的第一篇论文的主要作者凯尔·芬纳（Kyle Finner）说，“XLSSC 122 现已创下展现强引力透镜效应的最遥远星系团纪录，这对天文学家来说是一个宝贵的工具。”

暗物质集中度违背模型

引力透镜效应主要由暗物质引起，这是一种不发光但产生引力影响的不可见物质。科学家估计，暗物质的丰度大约是普通物质的 5 倍。JWST 的新测量结果显示，XLSSC 122 的大量质量被压缩在其中心区域。

根据标准宇宙学模型，巨大结构的生长应该更加渐进。XLSSC 122 中极高的质量集中度表明，某些宇宙结构的形成速度可能快于预测。

芬纳说：“XLSSC 122 是我们所知的最早在宇宙中形成的星系团之一，其质量集中度与我们的宇宙学模型预测不符。”

星系团内光作为暗物质指标

除了强引力透镜效应外，研究人员还利用弱引力透镜效应和星系团内光（intracluster light）的观测来研究该星系团。星系团内光是由不再束缚于单个星系、而是散布在星系之间空间中的恒星产生的微弱辉光。韦伯望远镜的观测代表了已知最早探测到这种光。

研究发现，星系团中心附近的星系团内光分布与通过强引力透镜效应推断出的暗物质分布高度吻合。这表明，散布恒星的微弱辉光可以作为不可见暗物质集中位置的可见指标。

芬纳说：“在这个星系团中，星系团内光本质上追踪了暗物质。这种光告诉我们，该星系团正处于合并状态。”

为何重要

来自 XLSSC 122 的发现为现有的宇宙学模型提供了关键测试。如果其他古老的星系团也显示出意外集中的暗物质和先进的发展状态，科学家可能需要修正关于大型宇宙结构形成速度的假设。这项研究于 2026 年 6 月 17 日在美国天文学会（American Astronomical Society）第 248 次会议的新闻发布会上公布。未来的研究旨在识别来自类似早期时期的数十个额外星系团，以确定 XLSSC 122 的特性是罕见的，还是更广泛模式的一部分。

来源（英文）

• sciencedaily.com: James Webb reveals a massive cosmic structure that challenges our understanding of the Universe | ScienceDaily
• whowhatwhy.org: Webb Telescope Reveals Massive Structure, Challenges Understanding of Universe - WhoWhatWhy

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