বিগ ব্যাং-এর প্রায় ৪০ কোটি বছর পরে প্রাথমিক মহাবিশ্ব রাসায়নিকভাবে বেশ সহজ ছিল, যেখানে শুধুমাত্র হাইড্রোজেন, হিলিয়াম এবং সামান্য পরিমাণ লিথিয়াম ছিল, এবং জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের পরিভাষায় ‘ধাতু’ হিসেবে পরিচিত কোনো ভারী উপাদানের অস্তিত্ব ছিল না। জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ (JWST) উৎক্ষেপণের আগে পর্যন্ত, আদিম গ্যাস থেকে তৈরি হওয়া পপুলেশন ৩ নামে পরিচিত প্রথম দিককার এই নক্ষত্রগুলোর গঠন নিয়ে বিজ্ঞানীরা কয়েক দশক ধরে তত্ত্ব দিলেও, বিশাল দূরত্ব এবং রেডশিফট প্রভাবের কারণে এগুলো শনাক্ত করা অত্যন্ত কঠিন ছিল।
জেডাব্লুএসটি থেকে প্রাপ্ত তথ্যের বিশ্লেষণ, যা প্রথম ২০২৪ সালে উপস্থাপিত হয়েছিল এবং ২০২৬ সালের গবেষণায় নিশ্চিত করা হয়েছে, পপুলেশন ৩ নক্ষত্রের অস্তিত্বের প্রথম প্রত্যক্ষ প্রমাণ দিয়েছে। গবেষকরা বিগ ব্যাং-এর প্রায় ৪৩ কোটি বছর পরের উচ্চ রেডশিফট সম্পন্ন গ্যালাক্সি জিএন-জেড১১-এর হ্যালোতে ‘হিবি’ (Hebe) নামে পরিচিত একটি বিকিরণ উৎস শনাক্ত করেছেন। হিবি বস্তুটি জিএন-জেড১১ গ্যালাক্সির কেন্দ্র থেকে প্রায় তিন কিলোপারসেক (kpc) দূরে অবস্থিত, যার রেডশিফট z≈১০.৬। বিজ্ঞানীদের একটি আন্তর্জাতিক দল হিবি অঞ্চল থেকে আসা আলো বিস্তারিতভাবে বিশ্লেষণের জন্য জেডাব্লুএসটি-র নিয়ার-ইনফ্রারেড স্পেকট্রোগ্রাফ (NIRSpec-IFU) ব্যবহার করেছেন।
প্রাপ্ত বর্ণালী নিশ্চিতভাবে কার্বন, নিয়ন, অক্সিজেন এবং অন্যান্য ভারী উপাদানের নির্গমন রেখার সম্পূর্ণ অনুপস্থিতি প্রমাণ করেছে, যা গ্যাসের রাসায়নিক বিশুদ্ধতা নিশ্চিত করে। শূন্য ধাতব পরিবেশ সত্ত্বেও, এই বস্তুটি ১৬৪০ Å তরঙ্গদৈর্ঘ্যে দ্বিগুণ আয়নিত হিলিয়াম (HeII)-এর বর্ণালী রেখায় একটি শক্তিশালী সংকেত প্রদর্শন করেছে। HeII তৈরির জন্য ৫৪.৪ ইলেকট্রন ভোল্টের বেশি শক্তির অতিবেগুনি ফোটনের প্রয়োজন হয়, যা সূর্যের মতো সাধারণ নক্ষত্রের ক্ষেত্রে অসম্ভব। এই বিকিরণের উচ্চ সমতুল্য প্রস্থ (২০ Å-এর বেশি) এমন মডেলগুলোর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যা এই জাতীয় নক্ষত্রের প্রাথমিক ভর ফাংশনের (IMF) ঊর্ধ্বসীমা অন্তত ৫০০ সৌর ভরের (M⊙) সমান বলে পূর্বাভাস দেয়।
গবেষক দলটি বিকল্প ব্যাখ্যাগুলো যত্ন সহকারে পরীক্ষা করে দেখেছেন এবং মূলত সেগুলো প্রত্যাখ্যান করেছেন। সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল (AGN) থেকে নির্গমনের তত্ত্বটি বাতিল করা হয়েছে, কারণ HeII-এর সংকীর্ণ রেখায় উচ্চ গ্যাসের গতিবেগের কারণে প্রত্যাশিত গতিজ প্রশস্ততা দেখা যায়নি। উলফ-রায়েট নক্ষত্রের উপস্থিতির সম্ভাবনাও নাকচ করে দেওয়া হয়েছে, কারণ তাদের নক্ষত্রীয় বায়ু ভারী উপাদানের ওপর নির্ভরশীল, যা হিবির ধাতবহীন অঞ্চলে অনুপস্থিত। এই মডেলগুলো বাদ পড়ার পর গবেষকরা এই সিদ্ধান্তে উপনীত হয়েছেন যে, আয়নাইজিং উৎসটি অবশ্যই পপুলেশন ৩ নক্ষত্রের একটি গুচ্ছ। HeII রেখার উজ্জ্বলতার ওপর ভিত্তি করে এই বিস্ফোরণে গঠিত মোট নক্ষত্রের ভর গণনা করা হয়েছে প্রায় $2 \times 10^5$ M⊙।
এলকে রুস্টের নেতৃত্বে পরিচালিত দলের তাত্ত্বিক মডেলিং অনুযায়ী, এই আদিম নক্ষত্রগুলোর প্রাথমিক ভর ফাংশন (IMF) দশ থেকে একশ সৌর ভরের মতো অত্যন্ত ভারী বস্তুর দিকে ঝুঁকে ছিল। এই পর্যবেক্ষণ সেই তত্ত্বগুলোকে সমর্থন করে যেখানে বলা হয়েছে যে, ভারী উপাদানের অভাবের ফলে নক্ষত্র গঠনের সময় গ্যাস আরও উত্তপ্ত অবস্থায় সংকুচিত হয়েছিল, যা আদি মহাবিশ্বে অত্যন্ত বিশাল নক্ষত্র গঠনে সহায়তা করেছিল। এই বিশাল নক্ষত্রগুলো 'পেয়ার-ইনস্ট্যাবিলিটি' সুপারনোভা হিসেবে তাদের স্বল্প জীবন শেষ করে প্রথম ভারী উপাদানগুলো মহাকাশে ছড়িয়ে দিয়েছিল, যার ফলে পরবর্তী মহাজাগতিক বিবর্তন সম্ভব হয়েছে। কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক রবার্তো মায়োলিনোর নেতৃত্বে একটি দল প্রাথমিকভাবে ২০২৪ সালে এই আদিম গ্যাস মেঘের লক্ষণ খুঁজে পেয়েছিল এবং একই স্থানে ও একই রেডশিফটে Hγ রেখা শনাক্তকরণের মাধ্যমে এর স্বাধীন সত্যতা নিশ্চিত করা হয়েছে, যা সংশ্লিষ্ট অন্য একটি গবেষণাপত্রে জানানো হয়েছে।
