Pemerhatian spektrum bintang telah mendedahkan bahawa bintang yang lebih tua daripada Matahari mempunyai unsur berat yang lebih sedikit berbanding dengan Matahari.[3] Ini serta-merta menunjukkan bahawa kelogaman telah berkembang melalui generasi-generasi bintang melalui proses nukleosintesis bintang.

Pembentukan bintang pertama

Di bawah model kosmologi semasa, semua jirim yang dicipta dalam Letupan Besar kebanyakannya hidrogen (75%) dan helium (25%), dengan hanya pecahan yang sangat kecil yang terdiri daripada unsur cahaya lain seperti litium dan berilium.[8] Apabila alam semesta telah cukup sejuk, bintang pertama dilahirkan sebagai populasi Bintang III, tanpa sebarang logam berat yang mencemarkan. Ini diandaikan telah menjejaskan struktur mereka sehingga jisim bintang mereka menjadi ratusan kali lebih besar daripada Matahari. Sebaliknya, bintang besar ini juga berkembang dengan sangat cepat, dan proses nukleosintetik mereka mencipta 26 unsur yang pertama (sehingga besi dalam jadual berkala).[9]

Banyak model bintang teori menunjukkan bahawa kebanyakan bintang populasi III berjisim tinggi dengan cepat menghabiskan bahan api mereka dan berkemungkinan meletup dalam supernova ketidakstabilan pasangan yang sangat bertenaga. Letupan tersebut akan menyebarkan bahannya secara menyeluruh, mengeluarkan logam ke dalam medium antara bintang (ISM), untuk digabungkan ke dalam generasi bintang yang terkemudian. Pemusnahan mereka menunjukkan bahawa tiada bintang galaksi populasi III berjisim tinggi yang dapat dicerap.[10] Walau bagaimanapun, sesetengah bintang populasi III mungkin dilihat dalam galaksi anjakan merah tinggi yang cahayanya berasal semasa sejarah alam semesta yang lebih awal.[11] Para saintis telah menemui bukti bintang ultra miskin logam yang sangat kecil, sedikit kecil daripada Matahari, ditemui dalam sistem binari lengan lingkaran di Bima Sakti. Penemuan ini membuka kemungkinan untuk memerhatikan bintang yang lebih tua.[12]

Bintang yang terlalu besar untuk menghasilkan supernova ketidakstabilan pasangan berkemungkinan besar akan runtuh ke dalam lubang hitam melalui proses yang dikenali sebagai fotopenyepaian. Di sini beberapa jirim mungkin telah terlepas semasa proses ini dalam bentuk jet relativistik, dan ini boleh mengedarkan logam pertama ke alam semesta.[13][14][lower-alpha 1]

Pembentukan bintang dicerap

Bintang tertua yang diperhatikan setakat ini,[10] dikenali sebagai populasi II, mempunyai logam yang sangat rendah;[16][6] apabila generasi bintang seterusnya dilahirkan, mereka menjadi lebih kaya dengan logam, kerana awan gas dari mana ia terbentuk menerima debu yang diperkaya logam yang dihasilkan oleh generasi sebelumnya daripada bintang populasi III.

Apabila bintang populasi II tersebut mati, mereka mengembalikan bahan yang telah diperkaya logamnya ke medium antara bintang melalui nebula planet dan supernova, memperkaya lagi nebula tersebut, yang daripadanya akan terbentuk bintang yang lebih baru. Bintang termuda ini, termasuk Matahari, mempunyai kandungan logam tertinggi, dan dikenali sebagai bintang populasi I.