第一代恒星：宇宙最早的光是怎么点亮的

宇宙最早的光，来自大约 1.5 亿年时点燃的第一颗恒星：数百倍太阳质量的巨星。在此之前，暗物质晕已经在 1 亿年左右成形，引力井开始聚集气体。这些巨星点亮之后，星光把中性氢重新电离，它们死去时又把重元素首次撒向太空。

这个时代从 1.5 亿年持续到 10 亿年，里面既有恒星的诞生，也有黑洞和类星体的出现。

六个事件

• 1 亿年 · 暗物质晕成形：引力井开始聚集气体。可以把它想成一只看不见的大碗，气体顺着碗壁滑下去，堆在碗底。
• 1.5 亿年 · 第一颗恒星：数百倍太阳质量的巨星点燃。
• 2 亿年 · 宇宙再电离：星光把中性氢重新电离。
• 2 亿年 · 第一次超新星：重元素首次撒向太空。恒星不只发光，还是第一批“炼金炉”。
• 3 亿年 · 第一个黑洞：巨星核心坍缩成黑洞。
• 7 亿年 · 类星体：超大质量黑洞吞噬物质而发光。

这几步环环相扣：没有引力井，气体聚不起来；没有恒星，就没有超新星，也没有后来的黑洞；没有黑洞，类星体也就无从谈起。年份是大致的时间点，真实的过程是连续发生、彼此交叠的。

看不见的引力井：暗物质

最早的线索来自星系团：后发星系团里的星系运动过快，于是有人提出存在“暗物质”，这个想法被冷落了几十年（兹威基，《Helvetica Physica Acta》1933）。证据在 1970 年重新回来：仙女座星系外围转得太快了，必须有大量看不见的物质提供引力，暗物质从此不再是猜想（Rubin 与 Ford，《The Astrophysical Journal》1970）。

更直接的证据是两个星系团相撞后，气体留在中间，而引力的中心却跑到了两侧，暗物质被“甩”了出来，论文题目称之为暗物质存在的“直接经验证明”（Clowe 等，《The Astrophysical Journal Letters》2006）。

恒星为什么会发光，又怎样死去

太阳为什么能燃烧几十亿年？恒星靠核聚变发光，这个谜被算了出来，论文题目就叫“恒星中的能量产生”（Bethe，《Physical Review》1939）。恒星死后的命运也有上限可言：白矮星的质量有上限，约为 1.4 倍太阳质量，超过它，恒星注定继续坍缩（Chandrasekhar，《The Astrophysical Journal》1931）。

黑洞：从间接证据到影子

追踪银心附近恒星十几年的轨道，证明那里藏着约 400 万倍太阳质量的黑洞，这项工作获 2020 年诺贝尔奖（Ghez 等，《The Astrophysical Journal》2008）。两个黑洞在 13 亿年前合并，时空的涟漪终于被人类听见，验证了爱因斯坦百年前的预言（Abbott 等，LIGO 与 Virgo，《Physical Review Letters》2016）。全球射电望远镜组成一台地球大小的“虚拟望远镜”，拍下了 M87 星系中心黑洞的影子（Event Horizon Telescope Collaboration，《The Astrophysical Journal Letters》2019）。

一个至今没解开的谜

宇宙不到 7 亿岁时，已经有 8 亿倍太阳质量的黑洞。它是怎么长这么快的？至今是个谜，论文题目里还特别写明了红移 7.5 和“显著中性的宇宙”这两个条件（Bañados 等，《Nature》2018）。

想读原文，可以搜这些题目

• Zwicky（1933）：《Die Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln》，大意是“河外星云的红移”
• Rubin 与 Ford（1970）：《Rotation of the Andromeda Nebula from a spectroscopic survey of emission regions》，大意是“根据发射区光谱巡天得到的仙女座星云自转”
• Clowe 等（2006）：《A direct empirical proof of the existence of dark matter》，大意是“暗物质存在的直接经验证明”
• Chandrasekhar（1931）：《The maximum mass of ideal white dwarfs》，大意是“理想白矮星的最大质量”
• Bethe（1939）：《Energy production in stars》，大意是“恒星中的能量产生”
• Ghez 等（2008）：《Measuring distance and properties of the Milky Way's central supermassive black hole with stellar orbits》，大意是“用恒星轨道测量银河系中心超大质量黑洞的距离与性质”
• Abbott 等（2016）：《Observation of gravitational waves from a binary black hole merger》，大意是“双黑洞并合引力波的观测”
• Event Horizon Telescope（2019）：《First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The shadow of the supermassive black hole》，大意是“M87 事件视界望远镜首批结果之一：超大质量黑洞的影子”
• Bañados 等（2018）：《An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at a redshift of 7.5》，大意是“红移 7.5、显著中性的宇宙中的 8 亿太阳质量黑洞”

游戏里怎么体现

游戏里，第一代恒星时代的时间范围是“1.5 亿 – 10 亿年”，资源叫恒星。生成器依次是暗物质晕、气体坍缩、原恒星和星族 III 巨星，顺序基本就是上面“从引力井到恒星”的过程。