摘要：宇宙中的星系是怎么来的？传统理论认为，是“暴胀子”驱动宇宙快速膨胀，埋下星系种子。但新研究提出大胆猜想：没有“暴胀子”，宇宙也能造星系。早期宇宙的引力波相互碰撞、放大，可能就是星系形成的最初动力。这个理论能站住脚吗？

宇宙中的星系是怎么来的？传统理论认为，是“暴胀子”驱动宇宙快速膨胀，埋下星系种子。但新研究提出大胆猜想：没有“暴胀子”，宇宙也能造星系。早期宇宙的引力波相互碰撞、放大，可能就是星系形成的最初动力。这个理论能站住脚吗？

新研究表明，宇宙中最早的结构“种子”，可能是由早期宇宙中回荡的引力波（gravitational waves）埋下的。

宇宙学家坚信，极早期的宇宙经历过一段极速膨胀的时期，这一过程被称为“宇宙暴胀”（inflation）。在不到一秒的时间里，宇宙的体积膨胀了至少10的60次方倍。驱动这一过程的，是宇宙中的一种新成分——“暴胀子”（inflaton），这是一种特殊的量子场，它先增强能量、驱动暴胀，之后再逐渐衰退。

宇宙暴胀不仅让宇宙变得庞大，还为宇宙中第一批结构的形成埋下了种子。它将“量子泡沫”——即时空本身的亚原子尺度波动——与宇宙其他部分一起膨胀。随着时间推移，这些波动不断扩大，数亿年后，它们变成了第一批恒星和星系，最终形成了宇宙中最大的结构——宇宙网（cosmic web）。

但谜团依然存在。我们不知道暴胀子的本质是什么，也不知道它的能量来源，以及它为何会停止驱动暴胀。而且，目前还没有确凿证据能证明“宇宙暴胀”确实发生过。

因此，研究人员一直在寻找其他解释，尤其是不需要引入新的神秘成分的理论。在最近发布到arXiv预印本服务器（arXiv preprint server）的一篇论文中，一组天体物理学家提出了一个新模型：在这个模型里，宇宙暴胀依然存在，也能形成宇宙大尺度结构，但过程中不需要“暴胀子”。

研究人员提出的这个模型，建立在“宇宙正在加速膨胀”的背景下——就像我们如今观测到的宇宙一样。在这个膨胀的宇宙中，量子泡沫会释放出引力波。这些时空涟漪向外传播，相互碰撞并自我放大。

通常情况下，引力波本身无法形成宇宙结构，但研究人员发现，在某些特殊情况下，引力波能以特定方式相互放大。这种放大产生的时空印记，在不同长度尺度上几乎是一致的。

这恰恰与宇宙学家在“宇宙微波背景辐射”（cosmic microwave background，即早期宇宙留下的余温）中观测到的现象相符。这种辐射中，隐约保留着宇宙暴胀的“回声”，它表明，无论是什么为宇宙结构埋下了种子，其产生的印记都具有这种“尺度一致性”特征。

在“无暴胀子暴胀”模型和传统暴胀模型中，形成的宇宙结构存在细微差异。在这篇论文中，研究人员尚未计算出这些差异的显著程度，但下一步重要工作，就是探索这个新模型的观测结果，判断它是否值得进一步研究。

来源：悠悠趣闻