昏暗時(shí)代

這種聚合是什么樣子的？我們什么都看不到，因?yàn)檎幵诒坏?5任皇家天文學(xué)家馬丁?里斯所稱的“黑暗年代”。這個(gè)時(shí)代緊接著產(chǎn)生微波背景輻射的時(shí)刻，當(dāng)時(shí)還沒有任何恒星在宇宙中發(fā)光。

當(dāng)然那里還充斥著在宇宙開始透明時(shí)產(chǎn)生的、還沒有多久的回聲。這種輻射（此時(shí)應(yīng)稱為宇宙電磁背景輻射，而非微波背景輻射）在3000度時(shí)開始出現(xiàn)，這個(gè)溫度和乙炔焊焰的溫度差不多。因而在此期間實(shí)際上存在著逐漸變暗、逐漸變紅的彌漫的輝光。所以宇宙并未徹底黑暗過，只是昏暗而已。

隨著宇宙的冷卻，在愈來愈微弱的輝光中，物質(zhì)的引力收縮將最終形成星系。于是一個(gè)劇烈的變化發(fā)生了，大量的恒星爆發(fā)，昏暗的宇宙忽然被照亮，宇宙中充滿了耀眼的光芒。這一刻來得有多突然還有爭議，但無論如何，我們已經(jīng)進(jìn)入了開始形成最早的恒星的新紀(jì)元。

在大爆炸中，實(shí)際上只有3種元素被創(chuàng)造出來：氫、氦和少量的鋰，其他元素的含量可以忽略。我們已知的所有其他元素都是在恒星內(nèi)部形成的。人們常說：我們是星塵，這是十分貼切的。我們太陽和太陽系的物質(zhì)很可能已經(jīng)經(jīng)歷過兩次恒星形成的循環(huán)。其后可以看到，很多恒星在其火爆的生命史中將氫和氦轉(zhuǎn)化成較重的元素。例如金元素的出現(xiàn)就清晰地表明它是來自超新星的爆炸。相比之下，第一批恒星在形成時(shí)只含有最輕的3種元素。

要形成星系，氣體團(tuán)必須收縮。而氣體要收縮，溫度必須降低。在現(xiàn)在的宇宙中，氣團(tuán)收縮釋放的能量可以被碳和氧原子發(fā)出的輻射帶走。但在我們描述的這個(gè)時(shí)代，除了通過氫分子外沒有其他的途徑進(jìn)行冷卻。而氫分子冷卻過程的效率是很低的。其結(jié)果是，只有大團(tuán)的氣體才能收縮，而從中形成的恒星也特別巨大。第一批恒星的質(zhì)量可能有太陽質(zhì)量的數(shù)百倍。既然儲(chǔ)存了這么多燃料，那么這些巨無霸的發(fā)光時(shí)間一定比太陽壽命長很多吧？恰恰相反，這些早期恒星來也匆匆，去也匆匆，僅能存在幾百萬年。相比之下，太陽的整個(gè)活躍期可達(dá)90億年。

首批恒星的命運(yùn)

隨著最早的恒星出現(xiàn)在宇宙中，它們的光芒終結(jié)了黑暗時(shí)代。這些恒星質(zhì)量巨大，每個(gè)可能相當(dāng)于150個(gè)太陽。伴隨著巨大體積而來的不斷增加的重力把它們的核心加熱到非常高的溫度。為恒星提供能量的核反應(yīng)繼而加速進(jìn)行，所以物質(zhì)被迅速地消耗掉。最早的恒星有可能在100萬年里就把自己的燃料用光。