Le prime stelle si sono formate circa 300 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo era ancora buio, da nubi di gas primordiali. Le prime stelle erano fatte di idrogeno ed elio, e nessun altro elemento: zero “metallicità”. In astrofisica, un metallo è qualsiasi elemento più pesante dell’idrogeno o dell’elio.
Si credeva che le prime stelle fossero enormi, centinaia di masse solari, perché il processo di frammentazione della materia era appena iniziato. L’universo primordiale era molto omogeneo: c’erano solo minuscole deviazioni nella distribuzione uniforme della materia. Lentamente, queste deviazioni si sono accumulate e si sono condensate in locali sacche di gas. Questo processo ha richiesto un’enorme quantità di tempo perché la gravità è relativamente debole quando non c’è già molta materia accumulata in un posto.
Le prime stelle sono chiamate stelle di “Popolazione III”, in contrasto con le stelle di Popolazione II che sono venute dopo di loro e le stelle di Popolazione I come il nostro Sole. Queste stelle successive hanno un contenuto di metallo molto più alto, che influenza le loro dinamiche in modi importanti. Oggi non potrebbe esistere una stella molto più massiccia di 150 Soli. A causa della presenza di ossigeno, azoto e carbonio nel nucleo, le reazioni di fusione dell’idrogeno sono catalizzate e la stella si disgregherebbe prima che abbia la possibilità di formarsi.
Ma non così con le prime stelle. Queste cose erano enormi. Gli scienziati ritengono di aver intravisto il bagliore di queste stelle usando lo Spitzer Space Telescope. Senza elementi pesanti nei loro nuclei, queste stelle hanno fuso l’idrogeno usando il processo protonico pp, che richiede molto tempo. Tuttavia, a causa della loro massa estrema, queste stelle avrebbero avuto centri molto densi e caldi, accelerando le reazioni. Le prime stelle probabilmente sono esistite per non più di un milione di anni. A causa della loro estrema distanza, probabilmente non saremo in grado di osservarli fino a quando la tecnologia dei telescopi non migliorerà in modo significativo.