今天的太陽系和宇宙中的其他地方一樣，我們不可能知道所有發生過的事情。當我們觀察今天所看到的一切時，現存的事物都是倖存者，有很多細節都已經消失在宇宙的歷史中。但是，宇宙也爲我們提供了足夠的線索，我們可以得出許多合理、有力的結論。我們經常說太陽是第三代恆星，甚至有人認爲是第二代恆星，那麼太陽到底是第幾代恆心呢？

目前來說雖然我們不是很確定，但我們知道太陽至少是第三代明星！我們是如何根據已知的理論推斷出這個結論的。

通過重元素的含量對恆星的分類

當天文學家對恆星進行分類時，他們通常會把恆星分爲三類命名爲：第一類、第二類和第三類恆星。第一類恆星和我們的太陽一樣稱爲星族Ι。這類恆星的光譜具有很強的吸收特徵，這些特徵也表明恆星大約1%的質量是由重元素組成的：除了氫和氦之外的原子核。

第二類恆星是星族II：這些恆星的光譜吸收特徵要比第一類弱的多。原因是它們質量的一小部分（約0.1%或更少）是由比氫或氦重的元素構成的；這說明他們基本上沒有受到前幾代恆星爆發後重元素的污染。

到2019年，星族Ⅲ只在理論上存在，並沒有在當今的宇宙中發現還存在這樣的恆星。在宇宙早期，宇宙的物質由99.999999%是氫和氦組成，而最早形成的恆星一定是絕對原始的，完全不含重元素的恆星。

在地球上，我們把碳、氮、氧、磷、硅、硫和鐵等元素視爲“生命要素”，但對於宇宙來說這些元素都沒稱爲“重金屬污染”。

宇宙早期的元素種類以及比例

在宇宙的最初階段，宇宙高溫、緻密，充滿了粒子、反粒子和輻射。在溫度最高的時候，各種量子有足夠的能量會自發地產生物質-反物質對。但隨着宇宙膨脹和冷卻，宇宙失去了製造新粒子對的能力：如果能量E大幅降低，宇宙就不能再通過愛因斯坦的E = mc^2來創造新的質量量子。相反，剩下的正反粒子對會全部湮滅，只留下穩定的剩餘物質粒子，如質子、中子和電子。

從質子和中子開始，宇宙快速形成氦-4，還形成了少量但可計算的氘、氦-3和鋰-7。

早在第一顆恆星形成之前，質子和中子就在早期宇宙的高溫、稠密的熔爐中經歷了第一次核聚變反應。在熱大爆炸開始後的幾分鐘，宇宙已經冷卻、膨脹到核反應無法繼續進行。從早期階段，宇宙就爲我們留下了原始豐富的原子核：

其中75%是氫原子核（普通質子），
其中25%是氦原子核（兩個質子和兩個中子），
大約0.01%氘（一個質子和一箇中子），
大約0.01%的氦-3（兩個質子和一箇中子），
大約0.0000001%的鋰-7（3個質子和4箇中子），

這些元素的種類和含量將會已知維持到第一批恆星誕生之前。

在數千萬年的時間裏，以上的元素比例在整個宇宙中保持不變。沒有碳、氮和氧；沒有有機分子；沒有複雜的化學反應；沒有岩石行星的原始成分，更不用說生命了！恆星形成前的宇宙很原始，也沒有生機。在本世紀初，科學家們發現了大爆炸幾十億年後未受恆星形成影響的原始氣體雲。這一發現證實了我們預測的元素比例，以及大爆炸核合成的框架。

恆星死亡後的重元素豐富宇宙星際介質

我們知道，在宇宙中任何位置形成的第一代恆星都是由宇宙的原始成分構成的：氫和氦，這些恆星中沒有任何其他元素（重元素）。雖然我們現在發現了許多遙遠的星系，而且這些星系中也有一些新生恆星，但沒有一顆是第一代（星族Ⅲ）恆星。多少都含點重元素。

即將發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）的主要科學目標之一，就是要幫助我們捕捉宇宙中的早期恆星。其實，如果我們正確地理解天體物理學，我們應該知道星族Ⅲ的恆星在宇宙中並不會存在很長時間。

對於每一顆恆星來說，它們都是由於分子氣體雲的坍縮形成的。平均而言，星族Ⅲ（第一代）恆星的質量應該在太陽的10倍左右。

我們的太陽是一個G級恆星，產生光的有效溫度約爲5800 K，亮度爲1倍太陽光度。一顆恆星的質量可以低至太陽質量的8%，它們燃燒時的亮度約爲太陽的0.01%，壽命是太陽的1000倍以上，但一顆恆星的質量也可以是太陽質量的數百倍，亮度是太陽的數百萬倍，壽命只有幾百萬年。第一代恆星幾乎是由O型和B型恆星組成。

像太陽這樣的恆星可能存活數十億年，而10倍或10倍以上的恆星可能最多隻能存活幾百萬年。質量是太陽兩倍的恆星燃燒的時間大約是太陽的八分之一，因爲恆星的壽命與質量的立方成反比。

幸運的是，當這些早期的大質量恆星會產生豐富的元素：