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什麽是宇宙的昏暗時代?

這種聚合是什麽樣子的?我們什麽都看不到,因為正處在被第15任皇家天文學家馬丁?裏斯所稱的“黑暗年代”。這個時代緊接著產生微波背景輻射的時刻,當時還沒有任何恒星在宇宙中發光。

當然那裏還充斥著在宇宙開始透明時產生的、還沒有多久的回聲。這種輻射(此時應稱為宇宙電磁背景輻射,而非微波背景輻射)在3000度時開始出現,這個溫度和乙炔焊焰的溫度差不多。因而在此期間實際上存在著逐漸變暗、逐漸變紅的彌漫的輝光。所以宇宙並未徹底黑暗過,只是昏暗而已。

隨著宇宙的冷卻,在愈來愈微弱的輝光中,物質的引力收縮將最終形成星系。於是壹個劇烈的變化發生了,大量的恒星爆發,昏暗的宇宙忽然被照亮,宇宙中充滿了耀眼的光芒。這壹刻來得有多突然還有爭議,但無論如何,我們已經進入了開始形成最早的恒星的新紀元。

在大爆炸中,實際上只有3種元素被創造出來: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很可能已經經歷過兩次恒星形成的循環。其後可以看到,很多恒星在其火爆的生命史中將氫和氦轉化成較重的元素。例如金元素的出現就清晰地表明它是來自超新星的爆炸。相比之下,第壹批恒星在形成時只含有最輕的3種元素。

要形成星系,氣體團必須收縮。而氣體要收縮,溫度必須降低。在現在的宇宙中,氣團收縮釋放的能量可以被碳和氧原子發出的輻射帶走。但在我們描述的這個時代,除了通過氫分子外沒有其他的途徑進行冷卻。而氫分子冷卻過程的效率是很低的。其結果是,只有大團的氣體才能收縮,而從中形成的恒星也特別巨大。第壹批恒星的質量可能有太陽質量的數百倍。既然儲存了這麽多燃料,那麽這些巨無霸的發光時間壹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,太陽的整個活躍期可達90億年。