De första stjärnorna bildades cirka 300 miljoner år efter Big Bang, när universum fortfarande var mörkt, ur urgasmoln. De första stjärnorna var gjorda av väte och helium, och inga andra element – noll ”metallicitet”. Inom astrofysik är en metall ett element som är tyngre än väte eller helium.
De första stjärnorna ansågs vara enorma, hundratals solmassor, eftersom materiens chunkingprocess precis hade börjat. Det tidiga universum var mycket homogent – det fanns bara små avvikelser i den jämna fördelningen av materia. Långsamt byggdes dessa avvikelser upp och kondenserades till lokala gasfickor. Denna process tog enormt lång tid eftersom gravitationen är relativt svag när det inte redan finns mycket materia på ett ställe.
De första stjärnorna kallas ”Population III”-stjärnor, i motsats till Population II-stjärnorna som kom efter dem, och Population I-stjärnor som vår sol. Dessa senare stjärnor har mycket högre metallhalt, vilket påverkar deras dynamik på viktiga sätt. Idag kunde en stjärna mycket mer massiv än 150 solar inte existera. På grund av närvaron av syre, kväve och kol i kärnan katalyseras vätefusionsreaktioner, och stjärnan skulle blåsa isär sig själv innan den hade en chans att bildas.
Men inte så med de första stjärnorna. Dessa saker var enorma. Forskare tror att de kan ha fått en liten glimt av dessa stjärnors glöd med hjälp av Spitzer Space Telescope. Utan tunga grundämnen i sina kärnor smälte dessa stjärnor väte med hjälp av pp-protonprocessen, som tar mycket lång tid. Ändå, på grund av sin extrema massa, skulle dessa stjärnor ha haft mycket täta och varma centra, vilket påskyndade reaktionerna. De första stjärnorna har förmodligen inte funnits i mer än en miljon år. På grund av deras extrema avstånd kommer vi förmodligen inte att kunna observera dem förrän teleskoptekniken förbättras avsevärt.