了解早期宇宙是空间科学的重要目标，科学家们一直致力于探索自然如何从大爆炸后的过热等离子体演化成结构化宇宙。其中，第一批恒星——第三星族恒星的形成过程尤为关键。这些恒星通过聚变点燃并照亮周围环境，标志着宇宙从黑暗时代迈向光明。然而，观测早期宇宙面临诸多挑战，詹姆斯·韦伯太空望远镜虽能观测第一批星系发出的光，却难以捕捉130多亿年前单个恒星的形成过程。

幸运的是，超级计算机模拟技术为科学家们提供了接近目标的新途径。新研究利用尖端的GIZMO模拟代码和IllustrisTNG项目的数据，成功复制了宇宙形成第一批恒星时的条件。研究标题为《原始恒星形成云中超音速湍流的形成》，发表在《天体物理学杂志快报》上，第一作者是来自台湾中央研究院天文与天体物理研究所的陈克戎。研究聚焦于黑暗时代，即大爆炸后约37万年至几亿年间，宇宙冷却至透明但尚无恒星存在的时期。科学家们利用模拟技术，深入探索了第一批恒星形成前的宇宙环境。

研究团队采用大规模宇宙学模拟IllustrisTNG的初始条件，跨度约50 Mpc，通过粒子分裂技术将分辨率提高了约10的5次方倍，实现了极高的模拟精度。模拟结果显示，气体高速流入暗物质微晕的引力井，形成超音速湍流，进而分裂成致密的原始气体团。这些气体团很可能形成了第三星族恒星，且数量比预想的要多，质量比预想的要小。这一发现或许能解释科学家们长期困惑的金属丰度问题。陈克戎表示：“这一模拟代表着在连接大规模宇宙结构形成与控制恒星诞生的微观过程方面迈出了一大步。通过揭示湍流的作用，我们距离理解宇宙黎明是如何开始的又近了一步。”