JWST 高红移星系中的“速度与激情”

最近的 JWST 巡天揭示了在宇宙黎明时期存在大量大质量星系，早于 $\Lambda$CDM 模型的预测。引力坍缩所暗示的星系形成加速让人联想到由重子 Tully-Fisher 关系描述的短周期星系动力学。这可能源于追踪 de Sitter 加速度尺度 $a_{dS}=cH$ 的弱引力，其中 $c$ 是光速，$H(z)\propto \left(1+z\right)^{3/2}$ 是随红移 $z$ 变化的哈勃参数。在无需自由参数的情况下，这在早期星系形成中产生了一个数量级的加速，而初始星系质量函数基本不变。它预测减速参数 $q_0=1-\left( 2\pi/GAa_{dS}\right)^2 = -0.98\pm 0.5$，其中 $G$ 是牛顿常数，$A=(47\pm6)M_\odot$\,(km/s)$^{-4}$ 是重子 Tully-Fisher 系数 (McGaugh 2012)。在 $3\sigma$ 显著性水平下，当结合本地距离梯度的独立 $q_0$ 估计值时，它识别出缓解 $H_0$ 张力的动力学暗能量。预计最近发射的 {\em Euclid} 任务通过对 BAO 角 $\theta(z)$ 的观测，将对 $q_0=d\log(\theta(z)H(z))/dz\left|_{z=0}\right.$ 做出决定性测定。