JWST 早期宇宙观测与 ΛCDM 宇宙学

詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的深空观测揭示，高红移（z~15）、存在于大爆炸后约 0.3 Gyr 的极早期宇宙星系的结构与质量，可能已与存在约 10 Gyr 的星系一样演化成熟。因此，JWST 的发现与 ΛCDM 宇宙学模型存在强烈张力。尽管疲劳光（TL）模型已被证明符合 JWST 的星系角尺寸数据，但它们无法令人满意地解释宇宙微波背景（CMB）观测的各向同性，也不能很好地拟合超新星距离模数随红移变化的数据。我们发展了在膨胀宇宙中引入疲劳光概念的混合模型。混合 ΛCDM 模型能很好地拟合 Ia 型超新星数据，但不符合 JWST 观测。我们提出了一种具有协变耦合常数（CCC）的模型，从修正的 FLRW 度规及导出的爱因斯坦与弗里德曼方程出发，并给出 CCC+TL 混合模型。它们极佳地拟合了 Pantheon+ 数据，且 CCC+TL 模型符合 JWST 观测。该模型将宇宙年龄延展至 26.7 Gyr，其中 z=10 时为 5.8 Gyr、z=20 时为 3.5 Gyr，为形成大质量星系提供了充足时间。因此，它解决了“不可能的早期星系”问题，而无需假定原初黑洞种子、修正功率谱、大质量第三星族恒星的快速形成以及超爱丁顿吸积率的存在。可将 CCC 模型视为具有动力学宇宙常数的 ΛCDM 模型的扩展。