Los astrofísicos han teorizado durante mucho tiempo sobre la existencia de una primera generación de estrellas —conocida como estrellas de población III— que nacieron del material primordial del Big Bang. En otras palabras, las estrellas de población III estaban “libres de metales”, es decir, no contenían elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. El nombre de población III surgió porque los astrónomos ya habían clasificado a las estrellas de la Vía Láctea como población I (estrellas como el Sol, ricas en elementos más pesados, o metales, que dominan el disco de la Galaxia) y población II (estrellas más viejas, con muy pocos metales y ubicadas en el halo y el bulbo de la Vía Láctea y en cúmulos globulares de estrellas).
Debido a su composición primordial, las estrellas de población III habrían sido enormes (varios cientos o incluso mil veces más masivas que el Sol), muy calientes, grandes emisoras de radiación ionizante y habrían acabado explotando como supernovas después de tan solo unos dos millones de años. Estas estrellas son de enorme importancia cosmológica: son los principales candidatos para explicar la reionización del universo (época que tuvo lugar aproximadamente ochocientos millones de años después del Big Bang y durante la que las primeras estrellas y galaxias se hicieron visibles) y la producción de los primeros metales que enriquecieron químicamente generaciones estelares posteriores y el universo como un todo.
A las primeras galaxias que albergarían estas estrellas se les llama galaxias de población III. Los modelos teóricos predicen que los cúmulos de estrellas de población III podrían tener entre uno y cien pársecs de diámetro, mientras que las nebulosas de gas ionizado por estos cúmulos podrían llegar a tener un tamaño de aproximadamente mil pársecs. A pesar de su sólido fundamento teórico, la existencia de estas estrellas aún no ha sido confirmada observacionalmente en ninguna galaxia. La búsqueda de la prueba física directa de la existencia de las primeras estrellas y galaxias no ha dado resultados contundentes hasta ahora. Encontrar estas estrellas es muy difícil: debieron tener una vida extremadamente breve y brillaron en un tiempo en el que el universo era en gran parte opaco a su luz. Sin embargo, debido a las altas temperaturas de las estrellas de población III predichas por los modelos, el gas ionizado por estas estrellas debe tener firmas espectrales tales como fuertes líneas de emisión de helio: la ionización total del helio requiere la presencia de objetos que emitan una radiación lo suficientemente intensa como para arrancar los dos electrones de sus átomos. Por ello, los astrónomos consideramos la línea de helio II un excelente rastreador de estrellas de población III y, en consecuencia, la utilizamos como un indicador (indirecto) de su existencia.

El material primordial del universo

Mi interés por las estrellas de población III, las estrellas míticas del principio del universo y puramente teóricas hasta ahora, empezó hace casi diez años cuando inicié mi tesis de doctorado acerca de galaxias muy pobres en metales. Cuanto más pobre en metales sea el gas de una galaxia, tanto más cerca estaremos de observar el material primordial del universo, lo que hace de estas galaxias objetos fascinantes.
El año pasado, junto con mis colegas, obtuve un resultado impactante sobre la galaxia IZw18, utilizando datos tomados con el espectrógrafo de campo integral PMAS del telescopio de 3,5 metros del observatorio de Calar Alto (CAHA, Almería). La galaxia enana IZw18 sigue intrigando a los astrofísicos y a mí especialmente, por ser una galaxia extremadamente pobre en metales en el universo cercano, y una de las que más se asemeja a las primeras galaxias o galaxias de población III, de modo que su estudio nos permite atisbar las condiciones que se daban en el universo primordial.
Con nuestros datos de PMAS, hemos descubierto en esta pequeña galaxia cercana una región muy extensa de helio totalmente ionizado, algo que se espera sea más frecuente en galaxias muy distantes y sin metales, como las predichas  galaxias de población III.  Ninguna de las fuentes de ionización convencionales observadas en el universo local, como estrellas Wolf-Rayet – estrellas muy masivas con vientos estelares muy intensos- o los choques generados por las supernovas, podrían proporcionar toda la energía necesaria para generar el halo de helio ionizado de IZw18, y de este modo tuvimos que barajar otras opciones. Siempre recordaré los días en los que nos quedábamos, Pepe Vílchez y yo, hasta tarde en el despacho intentando interpretar todas estas observaciones. Finalmente, un día se nos ocurrió que quizás IZw18, debido a su semejanza a las primeras galaxias en su bajo contenido de metales, podría albergar estrellas peculiares casi sin metales, análogas a las estrellas de población III. Efectivamente, comprobamos que solamente los modelos de estrellas de población III podrían explicar de manera satisfactoria el flujo total de helio II de IZw18. Sigue siendo un resultado misterioso, ya que en principio la existencia de estrellas calientes sin metales se predice solamente en el universo lejano. Si IZw18 albergara estrellas análogas a las de población III supondría que pueden coexistir con poblaciones estelares mas evolucionas químicamente y no tendrían por qué formarse solamente en galaxias lejanas. Cómo funcionaría el proceso de formación de estas estrellas en este escenario es una pregunta para la que todavía no tenemos una respuesta.
Hay que seguir buscando e investigando las  (aún teóricas) estrellas de población III…