计算机仿真绘制了这个孕育于气态茧中的原始天体气体云，这是早期恒星形成的区域，此时大爆炸仅过去了1亿年，天文望远镜无法看到这么远的地方。在气体云结构的深处，氢分子使气体降温，继而坍缩。在这片寒冷的气体云中，大量的恒星即将诞生。| RALF KAEHLER AND TOM ABEL, STANFORD UNIVERSITY/KIPAC/SLAC最初的星星和如今宇宙中最常见的比较寒冷且存在时间很长的恒星完全不同。比距今135亿年还要久远之前，宇宙中几乎所有可见物质都由氢和部分氦组成。
除此以外，最初的星星当中没有更重的元素。当它们被核聚变点燃时，储有的氢激烈翻搅，接着爆炸形成超新星。
这些庞然大物膨胀增长到几百个太阳那么重，接下来只能再存活几百万年。而我们的恒星——太阳只有46亿岁，至少还有四五十亿年的时光。
不过，天文学家从未看见过这些早期的星星。在宇宙黑暗时代的末尾，不透明的氢气四处弥漫，这些星星开始闪闪发光。
但即便使用最强大的望远镜，也还不足以探测到单个星星的光芒。为了尽量深入考察这些巨物，科学家们开始使用超级计算机进行仿真，得到宇宙早期孕育恒星的初始星云的图像。
斯坦福卡弗里分子天体物理学与宇宙学研究所（Stanford's Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology ，KIPAC）计算机天文物理学家汤姆·阿贝尔（Tom Abel）与同样隶属KIPAC的软件开发者拉尔夫·凯勒（Ralf Kaehler）一起进行了仿真，他说：“于我们而言极为美妙的是，我们实际上知道物质反应与重力作用的物理学原理及等式，据此进行的仿真为我们提供了一个框架，我们可以在这个框架下思考一样事物如何转变成另一样事物。”
在转化过程中，较轻的物质融化形成更重的金属，推进了宇宙的演化。在天文学中，任何比氦重的东西都算“金属”。当最初的恒星爆炸形成超新星时，它们的构成部分在宇宙中扩散开来，这些新物质第一次从中产生。
尽管韦布太空望远镜无法看到最早的星星，但它仍然捕捉到了距离地球较近的恒星形成时的壮丽景象。照片中，一颗正在诞生的恒星喷发出的物质形成了沙漏的形状。层层气泡般的气体与尘埃从原恒星中蓬勃而出，它们与我们相距460光年。橘黄色的区域染上了尘埃，蓝色的区域则更加明晰。| NASA, ESA, CSA, STSCI, IMAGE PROCESSING: JOSEPH DEPASQUALE (STSCI), ALYSSA PAGAN (STSCI), ANTON M. KOEKEMOER (STSCI)
在某个时刻，大片星星相对旋转，形成了最早的星系，其中就包括银河的初始形态。金属积攒起来，在这些更重的物质上，形成了新生代恒星，它们中的许多更小、更寒冷、并具有更长的寿命。部分恒星周围，超新星形成时产生而遗留下来的尘埃聚合在一起，最初的行星就此形成。最初的恒星的诞生标志着一系列事件的开端，整个世界和宇宙中所有的生灵都由此出现。如今，在望远镜无法望到的地方，人类使用计算机模拟研究这些至为重要的历程。物理学与计算机科技的发展使科学家进行宇宙仿真的能力不断提升。詹姆斯·韦布望远镜上天后，很快便开始探索此前未曾见过的早期星系，这给了阿贝尔启发。他一次性展开了持续数月的早期宇宙新型仿真工作，比起20年前他刚开始研究宇宙学计算机模型时，现在的分辨率增长了近1000倍。阿贝尔说，这为实验创造了可能。“如果我把某个地方改动一点点，会发生什么变化？依靠这种方式，就能建立有关宇宙运作方式与各部分相互作用过程的直观了解。”韦布望远镜穿过狼蛛星云（Tarantula Nebula），捕获到上千个年轻恒星的影像，其中有些还从未被人类发现过，它们位于17万光年之外，笼罩在宇宙尘埃中。| NASA, ESA, CSA, STSCI, WEBB ERO PRODUCTION TEAM
当一定体积的气体累积达到足够的密度，氢原子被挤压与氦结合，释放出热与能，第一颗星星由此亮起。这背后的重力来自无形之手：暗物质。最初的星星开始闪耀前，这种看不见的物质聚合成了“暗晕（dark matter halo，DMH）”。天文学家认为，这些物质构成了全宇宙的85%。根据暗物质环绕可见物质的方式以及黑暗圆环环绕光的形式，这些巨大的球状物获得了暗晕这个名字，成为了宇宙的脚手架。在它们之上，浑浊的气体团以前所未有的强度向内挤压，从中点燃的火焰将终结宇宙黑暗时代。在黑暗时代，大部分原子以中性氢的形式存在——这些独立的原子在太空里自由穿梭。大量中性氢集聚在大型暗晕的中心，此处温度升高，单独的原子有时会相撞然后粘在一起，形成包含两个氢原子的分子。就在这时，转机产生了。斯坦福仿真显示，氢分子集聚，在近一千光年外形成了一个云团。新形成的氢分子时不时释放出光子，流失了能与热，导致云团外层开始冷却。随着温度下降，受重力吸引向云团中心坠落的气体运动变缓，位于气体后面的物质就此堆积，在云团中形成了由近至远的震荡波。在这张由韦布望远镜拍摄的心宿增四星云（Rho Ophiuchi）图像中，新生恒星从气体与尘埃构成的恒星茧中喷薄而出。这是距离地球较近的一片恒星形成区域，拥有50颗年轻的恒星，它们许多与太阳质量相当。在照片下半部分，一颗较大的恒星在浓厚星云中炸出了一个大洞。| MOSAIC OF SIX IMAGES (180 IMAGES IN SIX FILTERS) BY NASA, ESA, CSA, STSCI, KLAUS PONTOPPIDAN (STSCI)“这里面的结构太多了，”就仿真呈现出的孕育恒星的星云的不同层次，阿贝尔说，“它蕴藏着大量的乐趣。”在星云更深处，更多物质层升温或冷却，引起了剧烈的碰撞。冷却也减少了气体外推的压强——这是与重力对抗的主力。于是，以一种不可逆转的态势，星云逐渐向内坍缩。“而最重要的是，一个差不多有10个木星那么重的天体即将形成，并且它会吸积得非常迅速。”阿贝尔说。科学家还不确定，随着气体继续积聚，这些最早的恒星到底会长到多大，不过，它们大可能有太阳质量的几百倍。为宇宙加速
最早的恒星放出的大量能量不仅在超新星中使金属得到扩散，还使宇宙充满了紫外线。这种射线将电子从中性氢原子中剥离，让气体变得更加透明，在宇宙历史中形成了关键的再电离时期。恒星无法永生不灭。韦布以前所未有的清晰度观测到了知名的环状星云（Ring Nebula），星云中央的恒星已走入生命的终点。当它能源耗尽而将外层气体抛出时，形成了这个距离地球非常近的星云，我们之间大约相距2500光年。| ESA/WEBB, NASA, CSA, M. BARLOW (UCL), N. COX (ACRI-ST), R. WESSON, CARDIFF UNIVERSITY
或许我们无法找到第一个照亮深渊的星星，但我们掌握了对宇宙进行仿真的方法，因此得以绘制有关这一关键时期的超前清晰的图像。这种仿真也可用于反映一部分宇宙的未来。“我们可以研究未曾目睹的创世之初，”阿贝尔说，“也可以了解目所能及的终末之刻。”
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