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研究人员可能还无法在他们的望远镜中发现宇宙的第一批恒星，但这并没有阻止他们仔细观察这些火球是如何从宇宙年轻时寒冷、黑暗的日子中出现的。
发表在《科学》杂志上的新的三维模拟显示了恒星形成之前存在的氢原子不均匀雾团如何聚集形成原恒星的过程——质量仅为太阳1%的致密氢球。
这些恒星种子最终会长成比太阳更大的成熟恒星，将氢聚变成氦，然后聚变成构成现代恒星、行星和生命本身的其他元素。这些结果有助于阐明大约137亿年前宇宙大爆炸引发宇宙之后的前十亿年间的“宇宙黑暗时代”。
宇宙微波背景辐射的变化告诉研究人员，大爆炸产生的物质分布不均。恒星和星系在气体集中的区域形成。听起来很简单，但涉及的巨大距离使得模拟具有挑战性。
在这项新研究中，来自日本爱知县名古屋大学、东京日本国家天文台和哈佛大学的研究人员计算了数千光年（远大于恒星之间的平均距离）范围内气体的温度和密度，分辨率约为50,000英里（80,500公里），比太阳半径小10倍。
他们专注于宇宙大约13亿年前的时间。模拟的气体在自身引力下凝结成数十光年宽的氢分子云，但质量仅相当于太阳。云通过辐射冷却，这使得它的核心形成了一个扁平的旋转螺旋。
在无法再冷却之后，螺旋的中心凝固成一个相对坚硬的球体，大小约为300万英里（500万公里），中心温度达到高于18,000华氏度（10,000开尔文）。然而，模拟在真正的恒星形成之前就停止了，因为原恒星发出的冲击波使其行为过于复杂。
哈佛-史密森天体物理中心的亚伯拉罕·勒布研究员说，结果证实了早期更简化的模拟。他补充说，尚不清楚的是，核心在开始燃烧氢后会积累多少气体，这决定了恒星的最终质量，并最终决定了它的命运——超新星或黑洞。
勒布说，人们普遍认为，恒星的质量最终会达到几十个太阳质量，当它死亡时，会产生超新星，并将重元素吹入太空，为较小恒星的形成播下种子。但也有可能恒星会继续生长，直到达到几百个太阳质量。在这种情况下，它可能会坍缩成一个黑洞，并带走它的重元素。
詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 是计划于 2013 年发射的哈勃望远镜的继任者，其主要目标之一是瞥见最早的星系发出的微弱光线，以证实研究人员对最早恒星的理解。
德克萨斯大学奥斯汀分校的天体物理学家沃尔克·布罗姆在随研究发表的社论中写道，JWST 与其他实验和改进的模拟相结合，“有望在未来十年内弥合我们宇宙世界观中的最后一道鸿沟”。