第一代恒星
你所見過的每一顆恒星,都是從早已富含碳、氧、鐵等重元素的氣體中形成的——那是更早恒星回收下來的灰燼。但最初的那批恒星卻沒有這樣的遺產。它們是從大霹靂唯一造出的材料中凝結而成的:氫和氦,幾乎別無其他。第一代恒星就是這些先驅,是有史以來第一批發光的天體,誕生於純淨的原初氣體之中,而在此之前,宇宙一直黑暗而無星。
天文學家稱它們為第三星族星,理論表明它們與今日的恒星相比頗為奇特。由於沒有重元素來幫助氣體高效地冷卻和碎裂,第一代恒星被認為形成得異常巨大——也許是太陽質量的幾十倍乃至幾百倍——它們燃燒得熾熱而明亮,卻只活短短幾百萬年。它們在大霹靂後幾億年點亮,結束了宇宙黑暗時代。而且它們是化學工廠:在其核心、在其死亡之時,它們鍛造出最初的碳、氧和鐵,隨後在爆炸中把這些重元素拋撒入太空,為日後一切恒星、行星與生命所由生的氣體播下種子。
有一個誠實的提醒:我們從未直接觀測到一顆第三星族星。它們太遙遠、太久遠、壽命又太短,以致連我們最強大的望遠鏡也尚未乾淨俐落地捕捉到一顆,儘管詹姆斯·韋伯太空望遠鏡正在早期宇宙中搜尋它們的蹤跡。我們關於它們的許多說法,都是理論與推斷,靠在最古老的倖存恒星裡、以及早期氣體的化學成分中瞥見它們的指紋來支撐。但它們的重要性怎麼強調都不為過:它們結束了黑暗,開啟了用生命元素豐富宇宙的進程,並啟動了構築星系的漫長過程。你體內每一個比氦更重的原子,歸根結底都可追溯到恒星——而最最初的那些,就是它們。
以今日的標準看,第一代恒星或許是些龐然大物——有的也許達太陽質量的一百倍,亮度是太陽的百萬倍,卻只在區區兩三百萬年裡就燃盡了。它們的光和它們爆炸式的死亡,把周圍的氣體注滿了紫外輻射,開始把寒冷的中性氫重新電離,揭開了再電離時代。
由純氫和氦鍛造而成,第一代恒星造出了宇宙最初的重元素。
尚無任何第三星族星被直接觀測到——它們的存在與性質是動機充分的理論與推斷,而非已成定論的事實。它們在化學上是「最初的」(由純淨氣體構成),很可能極為巨大,但其細節仍是一片活躍的研究前沿。