天文學家借助詹姆斯?韋布空間望遠鏡（JWST）取得了一項重大發現：在早期宇宙的星系GS 3073中，檢測到異常高的氮氧比，這一發現為尋找宇宙第一代恒星——第三星族星提供了迄今為止最確鑿的化學證據。這一突破性成果標志著人類對宇宙起源和演化的認知邁出了重要一步。
第三星族星誕生于大爆炸后由氫、氦等原始氣體構成的巨大星云中，其質量可達太陽的數百甚至數千倍。這些恒星雖然燃燒劇烈、光芒耀眼，但壽命極為短暫，最終以超新星爆發的形式終結生命，并將內部合成的重元素拋灑到周圍空間。盡管這些恒星早已消亡，但它們留下的獨特化學印記卻能長久保存在宿主星系中，成為研究宇宙早期歷史的關鍵線索。
長期以來，所有星系演化模型都基于一個基本假設：恒星質量無法超過太陽的120倍左右。盡管理論上曾探討過更大質量恒星的可能性，但此前從未有過實際觀測證據。然而，哈佛-史密森天體物理中心的研究團隊利用JWST觀測GS 3073后，在其化學信號中發現了異常高含量的氮元素，這一發現為超大質量恒星的存在提供了有力支持。
研究團隊指出，雖然其他遙遠星系也曾觀測到高氮含量，但GS 3073的氮含量之高，已無法用已知的恒星類型或宇宙事件來解釋。為了解開這一謎團，由弗吉尼亞大學領導的團隊利用先進的恒星演化模型進行了模擬，追蹤了質量為太陽1000至10000倍的超大質量第三星族星從誕生到消亡的全過程，并分析了其在不同核燃燒階段的元素產出。
模型結果顯示，只有在此質量范圍內的第三星族星，才能在其短暫的生命周期內快速產生并釋放出超量的氮，同時保持其他元素的豐度相對穩定。質量低于此范圍的恒星無法產生足夠高的氮氧比，而質量更高的恒星其氧氫比又過低。這一發現為解釋GS 3073的化學成分劃定了精確的恒星質量區間。
這項研究首次在紅移z=5.55的水平上，通過化學豐度確鑿地證實了第三星族星對其宿主星系的影響。GS 3073中獨特的氮元素富集特征，成為了證明超大質量第三星族星曾經存在的“化學指紋”。研究團隊認為，宇宙中可能還存在氮過量程度更高的星系，未來的JWST觀測有望發現它們。
近期，另一項針對LAP1-B星系的研究也從形成環境和質量分布的角度為第三星族星的存在提供了理論支持。這兩項獨立研究共同為利用JWST探索宇宙黎明、尋找第一代恒星奠定了堅實的基礎，宣告著這些神秘的宇宙先驅已不再遙不可及。
然而，這一結論也引發了學術界的爭議。劍橋大學的專家提出，第三星族恒星理論上應形成于幾乎沒有重元素的“原始環境”中，而GS 3073在化學上已是一個相當“成熟”的星系，兩者環境似乎不符。對此，愛爾蘭梅努斯大學的學者反駁稱，早期宇宙的觀測本就充滿了各種奇特現象，因此不能因為超大質量恒星“太奇怪”就否定其存在的可能性。
