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研究人員可能還無法在他們的望遠鏡中發現宇宙的第一批恆星，但這並沒有阻止他們仔細觀察這些火球是如何從宇宙年輕時寒冷、黑暗的日子中出現的。
發表在《科學》雜誌上的新的三維模擬顯示了恆星形成之前存在的氫原子不均勻霧團如何聚集形成原恆星的過程——質量僅為太陽1%的緻密氫球。
這些恆星種子最終會長成比太陽更大的成熟恆星，將氫聚變成氦，然後聚變成構成現代恆星、行星和生命本身的其他元素。這些結果有助於闡明大約137億年前宇宙大爆炸引發宇宙之後的前十億年間的“宇宙黑暗時代”。
宇宙微波背景輻射的變化告訴研究人員，大爆炸產生的物質分佈不均。恆星和星系在氣體集中的區域形成。聽起來很簡單，但涉及的巨大距離使得模擬具有挑戰性。
在這項新研究中，來自日本愛知縣名古屋大學、東京日本國家天文臺和哈佛大學的研究人員計算了數千光年（遠大於恆星之間的平均距離）範圍內氣體的溫度和密度，解析度約為50,000英里（80,500公里），比太陽半徑小10倍。
他們專注於宇宙大約13億年前的時間。模擬的氣體在自身引力下凝結成數十光年寬的氫分子云，但質量僅相當於太陽。雲透過輻射冷卻，這使得它的核心形成了一個扁平的旋轉螺旋。
在無法再冷卻之後，螺旋的中心凝固成一個相對堅硬的球體，大小約為300萬英里（500萬公里），中心溫度達到高於18,000華氏度（10,000開爾文）。然而，模擬在真正的恆星形成之前就停止了，因為原恆星發出的衝擊波使其行為過於複雜。
哈佛-史密森天體物理中心的亞伯拉罕·勒布研究員說，結果證實了早期更簡化的模擬。他補充說，尚不清楚的是，核心在開始燃燒氫後會積累多少氣體，這決定了恆星的最終質量，並最終決定了它的命運——超新星或黑洞。
勒布說，人們普遍認為，恆星的質量最終會達到幾十個太陽質量，當它死亡時，會產生超新星，並將重元素吹入太空，為較小恆星的形成播下種子。但也有可能恆星會繼續生長，直到達到幾百個太陽質量。在這種情況下，它可能會坍縮成一個黑洞，並帶走它的重元素。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 是計劃於 2013 年發射的哈勃望遠鏡的繼任者，其主要目標之一是瞥見最早的星系發出的微弱光線，以證實研究人員對最早恆星的理解。
德克薩斯大學奧斯汀分校的天體物理學家沃爾克·布羅姆在隨研究發表的社論中寫道，JWST 與其他實驗和改進的模擬相結合，“有望在未來十年內彌合我們宇宙世界觀中的最後一道鴻溝”。