宇宙大爆炸后30万~7亿年(昏暗时代)

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这种聚合是什么样子的?我们什么都看不到,因为正处在被第15任皇家天文学家马丁?里斯所称的“黑暗年代”。这个时代紧接着产生微波背景辐射的时刻,当时还没有任何恒星在宇宙中发光。

  当然那里还充斥着在宇宙开始透明时产生的、还没有多久的回声。这种辐射(此时应称为宇宙电磁背景辐射,而非微波背景辐射)在3000度时开始出现,这个温度和乙炔焊焰的温度差不多。因而在此期间实际上存在着逐渐变暗、逐渐变红的弥漫的辉光。所以宇宙并未彻底黑暗过,只是昏暗而已。

  随着宇宙的冷却,在愈来愈微弱的辉光中,物质的引力收缩将最终形成星系。于是一个剧烈的变化发生了,大量的恒星爆发,昏暗的宇宙忽然被照亮,宇宙中充满了耀眼的光芒。这一刻来得有多突然还有争议,但无论如何,我们已经进入了开始形成最早的恒星的新纪元。

  在大爆炸中,实际上只有3种元素被创造出来:氢、氦和少量的锂,其他元素的含量可以忽略。我们已知的所有其他元素都是在恒星内部形成的。人们常说:我们是星尘,这是十分贴切的。我们太阳和太阳系的物质很可能已经经历过两次恒星形成的循环。其后可以看到,很多恒星在其火爆的生命史中将氢和氦转化成较重的元素。例如金元素的出现就清晰地表明它是来自超新星的爆炸。相比之下,第一批恒星在形成时只含有最轻的3种元素。

  要形成星系,气体团必须收缩。而气体要收缩,温度必须降低。在现在的宇宙中,气团收缩释放的能量可以被碳和氧原子发出的辐射带走。但在我们描述的这个时代,除了通过氢分子外没有其他的途径进行冷却。而氢分子冷却过程的效率是很低的。其结果是,只有大团的气体才能收缩,而从中形成的恒星也特别巨大。第一批恒星的质量可能有太阳质量的数百倍。既然储存了这么多燃料,那么这些巨无霸的发光时间一定比太阳寿命长很多吧?恰恰相反,这些早期恒星来也匆匆,去也匆匆,仅能存在几百万年。相比之下,太阳的整个活跃期可达90亿年。

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