O universo primitivo, cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang, caracterizava-se por uma simplicidade química composta exclusivamente por hidrogênio, hélio e traços de lítio, com uma ausência total de elementos mais pesados, classificados pelos astrônomos como "metais". Durante décadas, os cientistas teorizaram que as primeiras estrelas, conhecidas como População III, formaram-se a partir desse gás primordial; no entanto, sua detecção permaneceu extremamente difícil devido às distâncias colossais e ao efeito de desvio para o vermelho (redshift) até o lançamento do Telescópio Espacial James Webb (JWST).
A análise de dados obtidos pelo JWST, inicialmente apresentada em 2024 e confirmada por estudos em 2026, forneceu a primeira evidência direta da existência de estrelas da População III. Os pesquisadores identificaram uma fonte de radiação, batizada de "Hebe", no halo da galáxia de alto desvio para o vermelho GN-z11, observada em um tempo correspondente a cerca de 430 milhões de anos após o Big Bang. O objeto Hebe está localizado a aproximadamente três quiloparsecs (kpc) do centro da galáxia GN-z11, que apresenta um desvio para o vermelho de z≈10,6. Uma equipe internacional de cientistas utilizou o espectrógrafo de infravermelho próximo do JWST (NIRSpec-IFU) para realizar uma análise detalhada da luz proveniente da região de Hebe.
O espectro obtido confirmou inequivocamente a ausência total de linhas de emissão de carbono, néon, oxigênio e outros elementos pesados, comprovando a pureza química do gás. Apesar do ambiente de metalicidade zero, o objeto demonstrou um sinal intenso na linha espectral do hélio duplamente ionizado (HeII) no comprimento de onda de 1640 Å. A geração de HeII exige fótons ultravioletas com energia superior a 54,4 elétron-volts, o que exclui estrelas comuns semelhantes ao Sol. A elevada largura equivalente dessa emissão (superior a 20 Å) é consistente com modelos que preveem um limite superior para a função de massa inicial (IMF) dessas estrelas de, no mínimo, 500 massas solares (M⊙).
A equipe de pesquisa testou rigorosamente e rejeitou amplamente explicações alternativas. A hipótese de um Núcleo Galáctico Ativo (AGN) com um buraco negro supermassivo em acreção foi descartada, pois a linha estreita de HeII carecia do alargamento cinético previsto por altas velocidades de gás. A possibilidade de estrelas Wolf-Rayet também foi excluída, visto que seus ventos estelares dependem de elementos pesados, ausentes na região de Hebe, desprovida de metais. A exclusão desses modelos levou os pesquisadores à conclusão de que a fonte ionizante deve ser um aglomerado de estrelas da População III. Com base na luminosidade da linha HeII, derivou-se a massa estelar total formada nesse surto, que é de aproximadamente $2 \times 10^5$ M⊙.
Modelagens teóricas realizadas pela equipe liderada por Elke Roost sugerem que essas estrelas primitivas possuíam uma IMF deslocada para objetos de massa muito elevada, variando de dez a cem vezes a massa do Sol. Essa observação corrobora teorias de que a ausência de elementos pesados resultou em um colapso mais quente, favorecendo a formação de estrelas extremamente massivas no universo primitivo. Essas estrelas massivas encerraram suas vidas curtas como supernovas de instabilidade de par, dispersando os primeiros elementos pesados e, assim, possibilitando a evolução cósmica subsequente. Um estudo separado, conduzido pelo grupo liderado pelo professor Roberto Maiolino da Universidade de Cambridge, detectou inicialmente indícios desta nuvem de gás primordial em 2024, com uma confirmação independente obtida por meio da detecção da linha Hγ na mesma localização e no mesmo desvio para o vermelho, conforme relatado em um trabalho complementar.
