Alam semesta awal, yang eksis sekitar 400 juta tahun setelah Big Bang, memiliki karakteristik kimiawi yang sangat sederhana karena hanya terdiri dari hidrogen, helium, serta sisa-sisa litium, tanpa adanya unsur-unsur yang lebih berat yang diklasifikasikan oleh para astronom sebagai "logam". Selama puluhan tahun, para ilmuwan telah berhipotesis mengenai pembentukan bintang-bintang pertama yang dikenal sebagai Populasi III dari gas purba ini, namun pendeteksiannya tetap sangat sulit dilakukan karena jarak yang sangat jauh dan efek pergeseran merah sebelum adanya Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST).
Analisis data dari JWST, yang awalnya dipresentasikan pada tahun 2024 dan mendapat konfirmasi dalam penelitian tahun 2026, telah memberikan bukti langsung pertama mengenai keberadaan bintang Populasi III. Peneliti mengidentifikasi sumber emisi yang dinamai "Hebe" di halo galaksi GN-z11 dengan pergeseran merah tinggi, yang terpantau pada masa sekitar 430 juta tahun setelah Big Bang. Objek Hebe ini terletak pada jarak sekitar tiga kiloparsec (kpc) dari pusat galaksi GN-z11, yang menunjukkan pergeseran merah z≈10.6. Tim ilmuwan internasional menggunakan Instrumen Spektrograf Inframerah Dekat milik JWST (NIRSpec-IFU) untuk menganalisis secara rinci cahaya yang terpancar dari wilayah Hebe tersebut.
Spektrum yang diperoleh secara gamblang mengonfirmasi ketiadaan total garis emisi karbon, neon, oksigen, dan elemen berat lainnya, yang membuktikan kemurnian kimiawi gas tersebut. Meskipun berada di lingkungan dengan metalisitas nol, objek ini menunjukkan sinyal yang kuat pada garis spektrum helium terionisasi ganda (HeII) pada panjang gelombang 1640 Å. Proses pembentukan HeII membutuhkan foton ultraviolet dengan energi yang melebihi 54,4 elektron-volt, sehingga menyingkirkan kemungkinan bintang biasa seperti Matahari sebagai sumbernya. Lebar ekuivalen yang tinggi dari emisi ini (lebih dari 20 Å) selaras dengan model yang memprediksi batas atas fungsi massa awal (IMF) bintang-bintang tersebut mencapai setidaknya 500 massa matahari (M⊙).
Tim peneliti melakukan pengujian secara mendalam dan sebagian besar menolak penjelasan alternatif yang diajukan. Hipotesis mengenai Inti Galaksi Aktif (AGN) dari lubang hitam supermasif dikesampingkan karena garis sempit HeII tidak memiliki pelebaran kinetik yang biasanya dihasilkan oleh kecepatan gas yang tinggi. Kemungkinan adanya bintang Wolf-Rayet juga ditolak karena angin bintang mereka bergantung pada elemen-elemen berat yang tidak ditemukan di wilayah Hebe yang bebas logam. Penyingkiran model-model ini membawa para peneliti pada kesimpulan bahwa sumber ionisasinya pastilah berupa gugusan bintang Populasi III. Berdasarkan luminositas garis HeII, dihitung bahwa total massa bintang yang terbentuk dalam ledakan ini adalah sekitar $2 \times 10^5$ M⊙.
Pemodelan teoretis yang dilakukan oleh tim di bawah pimpinan Elke Roest menunjukkan bahwa bintang-bintang primitif ini memiliki IMF yang condong ke arah objek bermassa sangat besar, yakni antara sepuluh hingga seratus kali massa matahari. Observasi ini memperkuat teori bahwa ketiadaan elemen berat menyebabkan kolaps yang lebih panas, sehingga memicu pembentukan bintang-bintang yang sangat masif di alam semesta awal. Bintang-bintang masif ini mengakhiri masa hidup mereka yang singkat sebagai supernova ketidakstabilan pasangan, yang menyebarkan elemen-elemen berat pertama dan memungkinkan terjadinya evolusi kosmik selanjutnya. Sebuah studi terpisah oleh kelompok yang dipimpin Profesor Roberto Maiolino dari Universitas Cambridge awalnya menemukan tanda-tanda awan gas purba ini pada tahun 2024, dan konfirmasi independen diperoleh melalui pendeteksian garis Hγ di lokasi serta pergeseran merah yang sama, sebagaimana dilaporkan dalam karya pendampingnya.
