对于天文学家、天体物理学家和宇宙学家来说，发现在我们的宇宙中形成的第一颗恒星的能力总是遥不可及。一方面，我们现有的望远镜和天文台的局限性，只能看到这么远。
迄今为止观测到的最远天体是MACS-JD，它是哈勃极深场(XDF)图像中发现的一个星系，距离地球亿光年。
另一方面，直到大爆炸10亿年后，宇宙还在经历着宇宙学家所说的“黑暗时代”，当时宇宙充满了气体云，遮蔽了可见光和红外线。
幸运的是，佐治亚理工学院相对论天体物理中心的一组研究人员最近进行了模拟，显示了第一批恒星的形成样子。
该研究由GenChiaki和JohnWise领导，他们的发现发表在《皇家天文学会月报》上。GenChiaki和JohnWise分别是CfRA的博士后研究员和副教授。
他们的研究人员来自罗马大学、罗马天文台、国家天体物理学研究所(INAF)和国家核子物理学研究所(INFN)。
根据恒星的生与死周期，天体物理学家推断，宇宙中最初的恒星非常缺乏金属。在大爆炸大约1亿年之后，这些恒星形成于由氢气、氦气和微量轻金属组成的原始。
这些气体会坍缩形成比太阳质量大倍的恒星。
由于它们的大小，这些恒星的寿命很短，可能只存在了几百万年。在这段时间里，新的和更重的元素在它们的核熔炉中，一旦恒星坍缩并在超新星中爆炸，这些元素就会分散开来。
因此，具有较重元素的下一代恒星将含有碳，从而被指定为碳增强金属贫星(carbonenhancedMetal-Poor,CEMP)。
这些恒星的组成，今天的天文学家可以看到，是核合成(聚变)的结果，较重元素从第一代恒星。
通过研究这些缺乏金属的恒星形成的机制，科学家们可以推断出在第一批恒星形成时的宇宙“黑暗时代”发生了什么。正如Wise在德克萨斯州高级计算机中心(TACC)的新闻发布会上所说：
“我们无法看到最早的几代恒星。因此，实际观察这些早期宇宙的活化石是很重要的，因为它们有第一批恒星的指纹，以及第一批恒星在超新星中产生的化学物质。”
“这就是我们的模拟发挥作用的地方，看到这发生。运行模拟之后，你可以观看一个短片，看看金属从哪里来，以及第一批恒星和它们的超新星是如何影响这些存活至今的化石。”
为了进行模拟，该团队主要依赖于佐治亚理工学院的PACE集群。额外的时间由美国国家科学基金会(NSF)的极端科学与工程发现环境(XSEDE)、TACC的Stampede2超级计算机和美国国家科学基金会资助的Frontera系统(世界上最快的学术超级计算机)以及圣地亚哥超级计算机中心(SDSC)的彗星群分配。
凭借这些星团提供的海量处理能力和数据存储能力，该团队能够对宇宙中第一批恒星的暗淡超新星进行建模。
这揭示出，在宇宙中第一批恒星形成后形成的贫金属恒星，通过第一批超新星喷发出的碎片的混合和回退，变得碳增强。
他们的模拟还显示，由第一颗超新星产生的气候云被碳质颗粒播撒，导致了低质量的“千兆金属贫”恒星的形成，这些恒星今天可能仍然存在(未来的调查可能会对它们进行研究)。Chiaki说：
“我们发现，这些恒星的铁含量非常低，相比之下，观察到的碳强化恒星的铁含量只有太阳的十亿分之一。然而，我们可以看到气体云的碎裂。这表明，低质量恒星形成在一个低铁丰度的制度。这样的恒星还从未被观测到。我们的研究为我们提供了关于第一颗恒星形成的理论见解。”
这些调查是被称为“银河考古学”的一个不断发展的领域的一部分。
就像考古学家依靠化石遗迹和手工艺品来了解几百年前或几千年前消失的社会一样，天文学家寻找古老的恒星来研究，以了解那些早已死亡的恒星。
根据Chiaki的说法，下一步是扩展到古老恒星的碳特征之外，并将其他重元素纳入更大的模拟中。通过这样做，银河考古学家希望了解更多关于我们宇宙中生命的起源和分布的信息。Chiaki说：
“这项研究的目的是了解元素的起源，如碳、氧和钙。这些元素通过星际介质和恒星之间的重复物质循环集中起来。我们的身体和我们的星球是由碳、氧、氮和钙组成的。我们的研究对于帮助了解构成我们人类的这些元素的起源非常重要。”