我们的宇宙故事是一个关于创造和毁灭的故事。 在热最大值开始时，会产生高能粒子、反粒子和辐射量子。 几分之一秒后，大多数粒子-反粒子对都消失了。 质子和中子在第一秒形成，然后在接下来的几分钟内，原子核融合在一起，产生第一批元素。 在接下来的几十万年里，中性原子终于形成，重力将物质拉成团块。 最终，一些最大的团块在重力作用下坍塌，产生了第一批恒星。
但这些恒星，都是由炽热大**锻造的原材料组成的，在很长一段时间内都不会是宇宙中唯一发光的物体。 因为这些恒星的质量非常大，是现代恒星的25倍，它们会迅速燃烧燃料，导致它们在一生中演化得非常快。 恒星的质量越大，它的寿命就越短，这意味着这些最早的恒星根本就活不长。 第一批恒星的死亡对于产生我们今天所知道的宇宙是绝对必要的。 这是一个你从未听说过的宇宙故事。
艺术家对宇宙最初形成恒星时的样子的看法。 当它们发光并合并时，它们会发出电磁辐射和引力辐射。 它周围的中性原子被电离并被吹走，淬灭（或结束）该区域的恒星形成和生长。 这些恒星将是短暂的，并将产生迷人而重要的后果。 **nasa/esa/eso/w. freudling et al. （stecf）
为了形成一颗恒星，你想要制造的气体需要坍缩。 但是重力坍缩意味着你必须将能量辐射出去;坍缩本身是能量传递的行为之一，其中重力势能转化为动能，物质的动能（即动能）使材料升温。 今天，重元素是现存最好和最有效的能量发射者，这意味着气体云可以有效地坍缩并形成各种恒星，从数百个太阳质量的稀有恒星到低质量端非常小、微弱的恒星：就在定义恒星的下限。
然而，在早期，没有重元素，因为这些元素只是以某种方式从恒星中产生的。 因此，第一批恒星只能由大块物质组成，这些物质团块具有足够的质量来克服无法有效辐射热量的影响。 这就是第一个Henus如此庞大和巨大的主要原因：平均有10个太阳质量，许多地平线达到数百个太阳质量，可能还有一些地平线达到1000太阳质量线，这在现代是闻所未闻的。
这个年轻星团的中心点位于狼蛛星云的中心，被称为R136，包含许多已知的最大质量的恒星。 R136a1的质量约为260个太阳，比800多万个太阳还要亮，使其成为已知最重的恒星。 虽然也存在大量较冷、较红的恒星，但最亮、最蓝的恒星占据了这个图像，尽管它们的寿命最短，从 1-1000 万年不等。 **NASA、ESA、CSA、STSCI、WEBB ERO制作团队。
这导致了一个看似自相矛盾的说法，我简称为《银翼杀手》谜题。 在《银翼杀手》中，其中一位主角被告知“燃烧的火焰是火焰的两倍，但寿命只有两倍”，虽然这对火焰来说可能是正确的，但对明星来说更糟。 诚然，恒星的质量越大，燃烧得越亮，寿命越短，但“亮度的两倍”被“一半的时间”所取代是轻描淡写的。 虽然像太阳这样的恒星在到达其核心燃料的尽头之前可能已经存在了大约100亿到120亿年，但这些早期恒星的质量是太阳的数百甚至数千倍，预计寿命为太阳的001%：在它死亡前只有1-200万年。
当这些恒星的核心以令人难以置信的速度将氢融合成氦时，它们会持续释放数千到数百万（或更多）的太阳光度。 对于质量是太阳十倍的恒星来说，这个过程可能只持续大约1000万年，然后就会耗尽氢燃料，而质量更大的恒星的寿命会更短。 此时：
核心收缩并加热，将氦融合成碳，当它用完氦气时，它会加热并将碳融合成氖和氧气，然后燃烧形成镁、硅和硫，最终达到铁、镍和钴，最后形成壮观的超新星**。
仙后座17世纪超新星的动画序列。 周围的材料，加上不断发射的电磁辐射，都起到了残余物的持续照明作用。 超新星是质量大于10个太阳的恒星的典型命运，尽管也有一些例外，因为恒星可能已经从它们那里窃取了足够的质量来避免这种命运，或者它们可能会经历核心不稳定，导致它们彻底坍缩。 **NASA、ESA 和 Hubble Legacy （STSCI Aura）-ESA 哈勃合作。 学分：Robert AFesen（美国达特茅斯学院）和James Long（欧空局哈勃）。
大质量恒星的核聚变循环在元素周期表中产生了大量的重元素，在铁周围构建了元素（元素26），然后发生了超新星。 然后，这些元素在超新星**的那一刻被炸回星际介质中时会经历中子的快速轰击，它们通常在元素周期表中上升以达到锆（元素 40），并且更重的元素能够从现在比以往任何时候都更丰富和更重的元素中形成。
这颗超新星留下的东西，即祖先恒星的前核心，通常是一颗中子星：一个坍缩的质量，比我们的太阳还大，但从头到尾不超过十几英里。 质量最大的超新星恒星可能会形成黑洞而不是中子星，但大多数经历核心坍缩超新星的恒星的质量将在8到40个太阳质量之间，并且更有可能留下中子星。
这并不是故事的结局，因为在这些密集的早期环境中，中子星和中子星之间的碰撞应该相对常见，从而引发了米勒诺瓦事件。
艺术家对两颗合并中子星的插图。 时空的波纹网格代表碰撞发出的引力波，而窄光束是在引力波（天文学家已探测到伽马射线暴）后几秒钟射出的伽马射线射流。 在这种情况下，质量被转化为两种类型的辐射：电磁辐射和引力辐射。 总质量的约5%以重元素的形式排出。 罗宾·迪内尔·卡内基科学研究院。
当这些中子星碰撞时，它们会产生更大的中子星或黑洞，其总质量约为其总质量的95%，这是你所期望的。 但这些中子星的碰撞也会导致不受控制的性反应，导致引力波、中微子、各种电磁辐射的发射，以及大量重原子核的排出。 这些原子核有稳定和不稳定的原子核，通常在元素周期表中攀升，以产生宇宙有史以来最重的元素。
虽然合并的中子星负责大部分元素，如铌、钼、锡、碲、钡、一些镧系元素以及一点点汞和铅，但它们产生的绝大多数其他元素都比锆重，包括比铀和钚重得多的元素。 与超新星相结合，中子-恒星-中子星合并有助于产生构成元素周期表的全套元素，包括自然产生的绝对最重的元素。
最新、最新的图像，显示了元素周期表中自然存在的每种元素的主要**。 中子星合并、白矮星碰撞和核心坍缩超新星可能让我们爬得比这张表所暗示的还要高。 宇宙大**给了我们宇宙中几乎所有的氢和氦，几乎所有其他的东西加起来。 **cmglee/wikimedia commons
在第一颗恒星中，“平均”恒星的质量可能是太阳质量的10倍左右，可能只有太阳寿命的0倍1%，大约1000万年后在超新星中死亡。 但正如“平均”的情况一样，大量的恒星将具有高于平均水平的质量，而这些恒星的寿命将更短。 有些恒星的质量是太阳质量的数百倍甚至一千倍，而且它们燃烧得更快。 像数百万甚至数千万的太阳一样闪耀，每个太阳都有独特的命运。
一般来说，对于这样一颗恒星会发生什么，有三种与质量有关的可能性。
更高质量的类似物，这正是你对早期超新星的期望：一颗大质量的超新星，只留下一个黑洞，而不是一颗中子星。 超新星的核心坍缩，在大多数情况下会产生中子星。 但有一个极限，大约是太阳质量的250%到300%，中子星在自身引力作用下坍缩之前所能达到的水平。 当它越过这个门槛时，中子星将继续坍缩成一个黑洞：这是第一颗恒星的第二常见命运。
一颗非常大质量的恒星在其整个生命周期中的解剖结构，最终在核心耗尽核燃料时形成II型（核心坍缩）超新星。 聚变的最后阶段通常是硅的燃烧，在超新星发生之前，在核心中产生铁和类铁元素的时间非常短。 质量最大的核心坍缩超新星通常会导致黑洞的产生，而质量较小的超新星只产生中子星。 **nicolle rager fuller/nsf
然而，在更高的质量下，恒星内部的温度达到如此高的水平，以至于开始发生一个特殊的过程。 有足够的自由能让光子在恒星核心内飞行，它们有可能自发地形成粒子-反粒子对。 在这些条件下，如果能量足够高，两个光子可以自发地转化为电子和正电子。
这带来了一些新的物理学：虽然光子的辐射压力是恒星抵抗引力坍缩的原因，但光子的损失意味着压力的损失，恒星开始进一步坍缩。 当它这样做时，温度会升高，使得光子更有可能转化为电子-正电子对。 这变成了一个失控的过程，恒星的核心完全坍缩。
这个过程被称为超新星与不稳定性，或者，如果你喜欢颜色语言，超新星**。 这些在现代宇宙中极为罕见，但第一批恒星应该有很多这种灾难的例子。 质量较小的不稳定超新星对会在核心中造成黑洞，同时吹掉它们的外层，而质量较大的超新星将完全摧毁恒星，在它们发生的地方附近产生更严重的星际介质富集。
这张图说明了天文学家曾经认为触发了被称为SN 2006GY的超新星事件的成对过程。 当产生足够能量的光子时，它们会产生电子正电子对，导致电压降和破坏恒星的失控反应。 这一事件被称为一对不稳定的超新星。 超新星（也称为超亮超新星）的峰值光度比任何其他“正常”超新星的光度大很多倍。 **nasa/cxc/m. weiss
从理论上讲，不同质量的恒星在其生命周期的不同时间会达到不稳定性的阈值，从而使它们能够排出元素，而丰富宇宙的变量尚不清楚。 不过，总的来说，我们有一个很好的理论，它假设没有发生重大的质量传递事件来增加恒星的质量或将其吸出恒星，并且恒星的演化、生存和死亡仅基于两个因素：其初始质量与重元素的比率，或其诞生的金属性。
也许不出所料，这种计算中最大的不确定性是在极低的金属含量结束时：对于由最原始材料制成的恒星。 因为我们目前观测到的所有恒星都不再是原始的，而是已经完全富集了过去经过多代恒星的物质，然后形成了今天存在的恒星，所以很难在太阳中发现一颗重元素含量低于一定比例（约0）的恒星1%）。虽然我们认为成对不稳定的超新星很常见，就像产生黑洞或中子星的正常超新星一样，但这些并不是唯一的选择。
超新星类型是初始恒星质量和比氦重的元素的初始含量（金属含量）的函数。 请注意，第一颗恒星占据了图表的底行，不含金属，黑色区域对应于直接坍缩的黑洞。 对于现代恒星，我们不确定产生中子星的超新星与产生黑洞的超新星在本质上是相同还是不同，以及它们在自然界中是否具有“质量间隙”。 然而，黑洞的形成是几乎所有超新星情景中可能的最终结果。 **fulvio314 / wikimedia commons
最后，无论是一颗大质量极大的恒星，还是一颗经过正确过程的恒星，都可以经历一个根本不会导致灾难性**的命运：没有任何种类的超新星。 相反，这些大质量恒星可以直接坍缩成黑洞。 不需要失控的聚变反应;可能没有**或任何弹出;质量可以立即克服来自其中心区域的辐射，导致引力坍缩坍缩。 一旦事件视界形成，它几乎不可避免地会坍缩成黑洞。
虽然这似乎是一个科幻场景，但我们实际上有一些值得注意的证据表明，这种情况发生在自然界中，不仅发生在“原始”恒星上，甚至在后期阶段也是如此。 在整个宇宙中，过去曾有过在一个或多个点上成像的恒星，但当我们回顾它们曾经所在的地方时，它们似乎已经消失了。 任何波长的光都没有辐射，也没有我们能看到的残余物，尽管我们知道找到它们的所有方法。 不知何故，这些大质量的恒星似乎只是坍塌了：很可能变成了一个黑洞。
哈勃望远镜的可见近红外线**显示，一颗质量约为太阳质量25倍的大质量恒星已经消失，没有超新星或其他解释。 直接坍缩是唯一合理的候选解释，并且是首次形成黑洞的已知方式，除了超新星或中子星合并。 **nasa/esa/c.Kochanek（俄勒冈州立大学）。
从理论上讲，直接坍缩的过程，无论是来自最大质量的恒星还是从未经历过恒星阶段的气体云，都是当今占据星系中心的超大质量黑洞种子的起源的原因。 这可能是质量最大的恒星的死亡，它们产生的黑洞质量是太阳质量的数百或数千倍，但也可能是达到太阳质量数万倍或数十万倍的物质团块直接坍塌，形成这些种子黑洞，然后可以增长到他们在后期观察到的巨大质量。
随着时间的流逝，合并和引力增长将导致宇宙中已知最大的质量黑洞，是今天太阳质量的数百万甚至数十亿倍。 宇宙中第一批恒星的形成大约需要5000万到1亿年，许多原始恒星在大恒星之后的数亿年仍在形成。 然而，一旦你形成了恒星，在那之后，其中质量最大的恒星只需要一百万或两年就会死亡，形成黑洞，并通过星际介质传播沉重的、经过处理的元素。 随着时间的流逝，宇宙最终包含重元素，并开始类似于我们今天所知道和居住的宇宙。