Ранній Всесвіт, що існував приблизно через 400 мільйонів років після Великого вибуху, вирізнявся хімічною простотою і складався виключно з водню, гелію та незначної кількості літію за повної відсутності важчих елементів, які астрономи класифікують як «метали». Учені десятиліттями висували гіпотези про формування перших зірок, відомих як Популяція III, із цього первісного газу, проте їх виявлення залишалося вкрай складним завданням через колосальні відстані та ефект червоного зміщення до запуску космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST).
Аналіз даних, отриманих за допомогою JWST, вперше представлений у 2024 році та підтверджений дослідженнями 2026 року, надав перші прямі докази існування зірок Популяції III. Дослідники ідентифікували джерело випромінювання під назвою «Геба» (Hebe) у гало галактики GN-z11 з високим червоним зміщенням, яку ми спостерігаємо в епоху приблизно через 430 мільйонів років після Великого вибуху. Об’єкт Геба розташований на відстані близько трьох кілопарсеків (кпк) від центру галактики GN-z11, що має червоне зміщення z≈10.6. Міжнародна група вчених використала спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону JWST (NIRSpec-IFU) для детального аналізу світла, що надходить із області Геби.
Отриманий спектр однозначно підтвердив повну відсутність емісійних ліній вуглецю, неону, кисню та інших важких елементів, що свідчить про хімічну чистоту газу. Попри середовище з нульовою металевістю, об’єкт продемонстрував інтенсивний сигнал у спектральній лінії двічі іонізованого гелію (HeII) на довжині хвилі 1640 Å. Для генерації HeII необхідні ультрафіолетові фотони з енергією понад 54.4 електронвольта, що виключає звичайні зірки, подібні до Сонця. Висока еквівалентна ширина цього випромінювання (понад 20 Å) узгоджується з моделями, що передбачають верхню межу початкової масової функції (ПМФ) таких зірок на рівні не менше 500 мас Сонця (M⊙).
Команда дослідників ретельно перевірила та значною мірою відкинула альтернативні пояснення. Гіпотеза про акреційну надмасивну чорну діру (AGN) була відхилена, оскільки у вузькій лінії HeII було відсутнє кінетичне розширення ліній, зумовлене високими швидкостями газу. Можливість наявності зірок Вольфа-Райє також була виключена, оскільки їхні зоряні вітри залежать від важких елементів, відсутніх у позбавленій металів області Геби. Виключення цих моделей дозволило дослідникам зробити висновок, що джерелом іонізації має бути скупчення зірок Популяції III. На основі світності лінії HeII було розраховано сумарну зоряну масу, що сформувалася під час цього спалаху, яка становить приблизно $2 \times 10^5$ M⊙.
Теоретичне моделювання, проведене групою під керівництвом Елки Руста, припускає, що ці примітивні зірки мали ПМФ, зміщену в бік об’єктів із дуже великою масою — від десяти до ста мас Сонця. Це спостереження підтверджує теорії про те, що відсутність важких елементів призводила до гарячішого колапсу, сприяючи формуванню надзвичайно масивних зірок у ранньому Всесвіті. Ці масивні світила завершили свої короткі життя у формі наднових із нестабільністю пар, розсіюючи перші важкі елементи й тим самим уможливлюючи подальшу космічну еволюцію. Окреме дослідження групи під керівництвом професора Роберто Майоліно з Кембриджського університету спочатку виявило ознаки цієї первісної газової хмари у 2024 році, а незалежне підтвердження було отримано завдяки виявленню лінії Hγ у тій же локації та при тому ж червоному зміщенні, про що повідомляється у супутній роботі.
