字宙暗淡无光的时代

整个宇宙都暗淡无光会是什么样子?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摄氏度时开始出现，这个温度和乙炔焊焰的温度几乎相同。因而在此期间实际上存在着逐渐变暗、逐渐变红的弥漫辉光。所以宇宙并未彻底黑暗过，只是昏暗过而已。

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，很多恒星在爆炸过程中会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。

随着宇宙的冷却，在愈来愈微弱的辉光中，物质的引力收缩最终形成星系。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，但我们确实已经进入了开始形成最早的恒星的新纪元。

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，气体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可以冷却，而氢分子冷却的效率是很低的。其结果是，只有大团的气体才能收缩，而其形成的恒星也相当巨大。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。