新研究結果顯示，早期宇宙中的星系特征與流行理論的猜測不一樣，卻相當吻合修正牛頓力學的預言。NASA / ESA / CSA / S. Finkelstein

以俄亥俄州凱斯西儲大學Stacy McGaugh為首的一些天文學家，近日在分析了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡拍攝的古老星系照片后發現，這些星系看上去比理論預測的更大也更亮，而這表明它們可能是在沒有暗物質參與的情況下，以極快的速度在更早的時期形成的。

研究人員認為，這一發現表明宇宙的行為在這方面可能更符合一種暗物質的替代理論，即所謂的“修正牛頓力學（MOND）”。

Stacy McGaugh稱，雖然普遍的觀點認為，鄰近宇宙中的大型星系是由早期的小型星系碎片拼裝而成的，但韋伯望遠鏡并沒有在早期宇宙中觀測到暗物質理論所預言的情況。

星系的漸進演化一直以來被認為是由“冷暗物質”推動的。冷暗物質是現行標準宇宙學模型中的一個關鍵組成部分。該理論已被廣泛接受，因為它能夠解釋宇宙中為何散布著各種形態和大小的星系。

但是韋伯望遠鏡至今未能在早期宇宙中觀測到由那些小型原初星系碎片發出的昏暗信號。恰恰相反，它的數據顯示早期宇宙中的星系要比預期的大和亮，遠遠超出了冷暗物質模型的設定。而這種快速成長的現象，卻符合修正牛頓力學的預言。

研究人員表示，韋伯望遠鏡拍到的部分亮光源可能是活躍的超大質量黑洞，而非星系，但它們的數量實在太多了，不太可能全是黑洞。

修正牛頓力學認為，引力在極弱的情況下，其行為方式與牛頓的預言不同。比如在星系的邊緣處。該理論是1982年由以色列物理學家Mordehai Milgrom提出的。Mordehai Milgrom想在不引入暗物質或暗能量的情況下，解釋轉速過快的星系。

修正牛頓力學在某些方面是成功的，然而缺陷很多。天文學家發現很難將其融入能夠解釋大量宇宙學觀測結果的統一框架中去。暗物質理論能夠解釋大量觀測結果，但不能完全解釋修正牛頓力學預言的現象。

研究人員表示，他們發現自己被夾在了兩種差異極大，且難以調和的理論之間。雖然修正牛頓力學并不是一種被廣泛接受的宇宙學理論，但研究人員認為，它也做出了足夠多的成功預言，而這可能并非全然巧合。它在冥冥之中想對我們訴說的，可能與暗物質的本質一樣神秘。

參考
Astronomers’ theory of how galaxies formed may be upended
https://www.eurekalert.org/news-releases/1063555
Accelerated Structure Formation: the Early Emergence of Massive Galaxies and Clusters of Galaxies
https://arxiv.org/pdf/2406.17930