韦伯太空望远镜发现高红移宇宙中的星系形成新图景：对早期宇宙星系演化的启示
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）自2022年全面投入科学运行以来，以前所未有的红外灵敏度和分辨率刷新了我们对早期宇宙的认知。特别是，JWST通过其近红外相机（NIRCam）和中红外仪器（MIRI）的深场观测，发现了大量红移z > 10（即宇宙年龄不到5亿年）的星系候选体——其数量和性质远超基于哈勃望远镜数据的理论预期，对现有星系形成模型构成了严峻挑战。
在JWST发射之前，天文学家对宇宙早期的星系形成图景主要基于哈勃空间望远镜的极深场（HUDF）和宇宙汇编近红外深河外星系巡天（CANDELS）等观测。这些观测在光学和近红外波段进行，受限于z > 8星系的光学光谱线被红移到近红外以外。尽管哈勃望远镜成功探测到少量z ~ 9-11的候选星系，但在光度和数量上都受到严重限制。理论模型据此推断：在z > 10的宇宙黎明时期，星系应该极其稀少、光度较低、质量较小，处于缓慢的初始增长阶段。
JWST的早期发布数据彻底改变了这一图景。2022—2024年间，CEERS、GLASS-JWST和JADES等巡天项目相继公布了引人注目的结果。在红移z ~ 11-14的范围，JWST发现了比预期多出数倍至数十倍的明亮星系。例如，2023年发现的候选星系JADES-GS-z13-0处于z ~ 13.2（宇宙年龄约3.3亿年），其星族质量估计已达10^8—10^9太阳质量——这意味着在短短数亿年内，星系中的恒星形成效率必须远超当前模型所能容纳的极限。此外，