El universo tenía apenas 100 millones de años cuando ya se encendieron las primeras estrellas. Muy pronto, la materia oscura amplificó las inhomogeneidades en la estructura del universo, de modo que había zonas con una mayor concentración de hidrógeno. Esto se aglutinó y, como sigue ocurriendo hoy, se formó una estrella. Estos primeros faros cósmicos, que hoy se denominan «Población III», son difícilmente comparables con nuestro sol. Deben estar formados principalmente por hidrógeno y helio, aunque sólo sea porque no había otros elementos en el universo primitivo. Así es como estas estrellas deberían ser reconocibles: el espectro de una estrella nos indica su estructura. En cambio, alrededor del 1,8% de la masa de nuestro sol está formada por elementos pesados. Sin embargo, debido a la menor masa de los componentes, una estrella de la Población III tenía que ser mucho mayor que el Sol: se estima que las primeras estrellas pesaban al menos 100 masas solares. Ardieron rápidamente y en caliente, por lo que es posible que hayan desaparecido hace tiempo en una supernova. Sin embargo, es posible observarlos: En galaxias lejanas cuya luz tarda tanto en llegarnos que podemos mirar en lo más profundo del pasado. Al menos eso es lo que esperan los astrónomos, porque hasta ahora su búsqueda no ha tenido éxito.

Pero también se pueden encontrar rastros de la Población III en otros lugares. Al analizar uno de los cuásares más lejanos conocidos con el telescopio Gemini North, los astrónomos creen ahora haber identificado los restos de la explosión de una estrella de primera generación. Utilizando un nuevo método para determinar los elementos químicos de las nubes que rodean al cuásar, encontraron una composición muy inusual: el material contenía más de diez veces más hierro que magnesio, en comparación con la proporción de estos elementos en nuestro Sol. Los científicos creen que la explicación más probable para esta sorprendente característica es que el material fue dejado por una estrella de primera generación que explotó como una supernova inestable en pares. Estas versiones extraordinariamente potentes de las explosiones de supernovas nunca se han observado, pero se cree que acaban con la vida de estrellas gigantes con masas entre 150 y 250 veces la del Sol.

Las explosiones de supernovas inestables por pares se producen cuando los fotones del centro de una estrella se transforman espontáneamente en electrones y positrones, la contraparte de antimateria del electrón cargada positivamente. Esta transformación reduce la presión de la radiación en el interior de la estrella, de modo que la gravedad puede ser superada, lo que conduce al colapso y la posterior explosión. A diferencia de otras supernovas, estos dramáticos sucesos no dejan tras de sí restos estelares, como una estrella de neutrones o un agujero negro, sino que expulsan todo su material en los alrededores. Sólo hay dos maneras de encontrar pruebas de estos eventos. La primera es captar una supernova de par inestable cuando se produzca, lo cual es una coincidencia muy improbable. La otra es identificar su firma química a partir del material que expulsan al espacio interestelar. Para su investigación, los astrónomos examinaron los resultados de una observación anterior. Un espectrógrafo descompone la luz emitida por los objetos celestes en sus distintas longitudes de onda, que proporcionan información sobre los elementos que contienen los objetos. Sin embargo, derivar las cantidades de los elementos individuales es una tarea difícil porque el brillo de una línea en un espectro depende de muchos otros factores además de la abundancia del elemento.

Dos coautores del análisis, Yuzuru Yoshii y Hiroaki Sameshima, de la Universidad de Tokio, han abordado este problema desarrollando un método que utiliza la intensidad de las longitudes de onda del espectro de un cuásar para estimar la abundancia de los elementos presentes en él. Cuando analizaron el espectro del cuásar con este método, ellos y sus colegas descubrieron la relación magnesio-hierro sorprendentemente baja. «Para mí era obvio que la candidata a supernova sería una supernova de par inestable de una estrella de Población III, en la que toda la estrella explota sin dejar un remanente», dijo Yoshii. «Me alegró y me sorprendió en cierto modo que una supernova inestable por pares de una estrella con una masa de unas 300 veces la del Sol arrojara una relación magnesio-hierro coherente con el bajo valor que obtuvimos para el cuásar».

La búsqueda de pruebas químicas de una generación anterior de estrellas masivas de la Población III ya ha sido realizada por otros investigadores entre las estrellas del halo de la Vía Láctea, y en 2014 se presentó al menos una identificación preliminar. Sin embargo, Yoshii y sus colegas creen que el nuevo resultado proporciona la firma más clara de una supernova de par inestable, basándose en la relación de abundancia extremadamente baja entre el magnesio y el hierro en este cuásar. Si efectivamente se trata de una de las primeras estrellas y de los restos de una supernova inestable por pares, este descubrimiento ayudará a completar nuestra imagen de cómo la materia del Universo evolucionó hasta convertirse en lo que es hoy, incluidos nosotros. Para comprobar esta interpretación de forma más exhaustiva, se necesitan muchas más observaciones para ver si otros objetos tienen características similares.