今天的太阳系和宇宙中的其他地方一样，我们不可能知道所有发生过的事情。当我们观察今天所看到的一切时，现存的事物都是幸存者，有很多细节都已经消失在宇宙的历史中。但是，宇宙也为我们提供了足够的线索，我们可以得出许多合理、有力的结论。我们经常说太阳是第三代恒星，甚至有人认为是第二代恒星，那么太阳到底是第几代恒心呢？

目前来说虽然我们不是很确定，但我们知道太阳至少是第三代明星！我们是如何根据已知的理论推断出这个结论的。

通过重元素的含量对恒星的分类

当天文学家对恒星进行分类时，他们通常会把恒星分为三类命名为：第一类、第二类和第三类恒星。第一类恒星和我们的太阳一样称为星族Ι。这类恒星的光谱具有很强的吸收特征，这些特征也表明恒星大约1%的质量是由重元素组成的：除了氢和氦之外的原子核。

第二类恒星是星族II：这些恒星的光谱吸收特征要比第一类弱的多。原因是它们质量的一小部分（约0.1%或更少）是由比氢或氦重的元素构成的；这说明他们基本上没有受到前几代恒星爆发后重元素的污染。

到2019年，星族Ⅲ只在理论上存在，并没有在当今的宇宙中发现还存在这样的恒星。在宇宙早期，宇宙的物质由99.999999%是氢和氦组成，而最早形成的恒星一定是绝对原始的，完全不含重元素的恒星。

在地球上，我们把碳、氮、氧、磷、硅、硫和铁等元素视为“生命要素”，但对于宇宙来说这些元素都没称为“重金属污染”。

宇宙早期的元素种类以及比例

在宇宙的最初阶段，宇宙高温、致密，充满了粒子、反粒子和辐射。在温度最高的时候，各种量子有足够的能量会自发地产生物质-反物质对。但随着宇宙膨胀和冷却，宇宙失去了制造新粒子对的能力：如果能量E大幅降低，宇宙就不能再通过爱因斯坦的E = mc^2来创造新的质量量子。相反，剩下的正反粒子对会全部湮灭，只留下稳定的剩余物质粒子，如质子、中子和电子。

从质子和中子开始，宇宙快速形成氦-4，还形成了少量但可计算的氘、氦-3和锂-7。

早在第一颗恒星形成之前，质子和中子就在早期宇宙的高温、稠密的熔炉中经历了第一次核聚变反应。在热大爆炸开始后的几分钟，宇宙已经冷却、膨胀到核反应无法继续进行。从早期阶段，宇宙就为我们留下了原始丰富的原子核：

其中75%是氢原子核（普通质子），
其中25%是氦原子核（两个质子和两个中子），
大约0.01%氘（一个质子和一个中子），
大约0.01%的氦-3（两个质子和一个中子），
大约0.0000001%的锂-7（3个质子和4个中子），

这些元素的种类和含量将会已知维持到第一批恒星诞生之前。

在数千万年的时间里，以上的元素比例在整个宇宙中保持不变。没有碳、氮和氧；没有有机分子；没有复杂的化学反应；没有岩石行星的原始成分，更不用说生命了！恒星形成前的宇宙很原始，也没有生机。在本世纪初，科学家们发现了大爆炸几十亿年后未受恒星形成影响的原始气体云。这一发现证实了我们预测的元素比例，以及大爆炸核合成的框架。

恒星死亡后的重元素丰富宇宙星际介质

我们知道，在宇宙中任何位置形成的第一代恒星都是由宇宙的原始成分构成的：氢和氦，这些恒星中没有任何其他元素（重元素）。虽然我们现在发现了许多遥远的星系，而且这些星系中也有一些新生恒星，但没有一颗是第一代（星族Ⅲ）恒星。多少都含点重元素。

即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）的主要科学目标之一，就是要帮助我们捕捉宇宙中的早期恒星。其实，如果我们正确地理解天体物理学，我们应该知道星族Ⅲ的恒星在宇宙中并不会存在很长时间。

对于每一颗恒星来说，它们都是由于分子气体云的坍缩形成的。平均而言，星族Ⅲ（第一代）恒星的质量应该在太阳的10倍左右。

我们的太阳是一个G级恒星，产生光的有效温度约为5800 K，亮度为1倍太阳光度。一颗恒星的质量可以低至太阳质量的8%，它们燃烧时的亮度约为太阳的0.01%，寿命是太阳的1000倍以上，但一颗恒星的质量也可以是太阳质量的数百倍，亮度是太阳的数百万倍，寿命只有几百万年。第一代恒星几乎是由O型和B型恒星组成。

像太阳这样的恒星可能存活数十亿年，而10倍或10倍以上的恒星可能最多只能存活几百万年。质量是太阳两倍的恒星燃烧的时间大约是太阳的八分之一，因为恒星的寿命与质量的立方成反比。

幸运的是，当这些早期的大质量恒星会产生丰富的元素：