Dicen los astrónomos que el Universo se originó hace unos quince mil millones de años en una gran explosión, a partir de la cual ha ido expandiendose y enfriandose. Durante los primeros tres minutos la temperatura del Universo fue superior a los 100 millones de grados, permitiendo la creación de helio a partir de hidrógeno, en forma similar a como sucede hoy en día en el interior de las estrellas. De hecho practicamente todo el helio que existe se formó en estos primeros minutos del Universo. Sin embargo, la densidad imperante en el Universo no fue suficiente como para permitir la creación de elementos como el carbono o mas pesados. Así, el Universo recién formado estaba compuesto solamente por hidrógeno y helio (los elementos mas ligeros), y casi la totalidad de los demás elementos se formaron cientos o miles de millones de años después, con las primeras estrellas y las primeras explosiones de supernova.
Una consecuencia de la gran explosión es que las primeras estrellas que existieron estaban compuesta solamente de hidrógeno y de helio. Carecian de elementos como el carbono, el cual juega un importante papel como catalizador de reacciones nucleares en el interior de las estrellas actuales. Debido a esta deficiencia de elementos pesados la evolución de esta primera generación de estrellas debió ser distinta a la de las estrellas que observamos hoy en día. Los modelos de evolución estelar indican que estas estrellas debieron tener mayores temperaturas centrales y la mitad del tamaño que una estrella normal de misma masa. La falta de elementos pesados también hizo que fueran mas luminosas y azules.
Uno pensaría que todas estas estrellas dejaron de existir hace mucho tiempo. Sin embargo, el tiempo de vida de una estrella depende fuertemente de su masa, de tal forma que mientras que las estrellas mas masivas viven "solo" unos diez millones de años, estrellas con masas iguales o menores que 80% de la masa del Sol tienen un tiempo de vida superior a la edad actual del Universo (1). Como consecuencia, es posible que haya estrellas de baja masa que pertenezcan a la primera generación de estrellas. Estas estrellas han producido una cantidad muy pequeña de elementos como el carbono, y por tanto su composición química debe ser casi exclusivamente hidrógeno y helio. Ha habido numerosas búsquedas de estrellas de baja masa y con poco contenido de elementos pesados, pero a pesar de lo minucioso de estas búsquedas, y del descubrimiento de algunos objetos patológicos interesantes, no se ha encontrado ninguna de estrella sin elementos pesados. Algunos grupos de científicos han concluido que estas estrellas solo existen en galaxias distantes que, por lo que ha tardado la luz en viajar desde ellas hasta nosotros, vemos cuando el Universo era significativamente mas joven.
La formación de estas primeras estrellas se dió en condiciones distintas a las que hay hoy en día, donde vemos que se forman estrellas en nubes moleculares gigantes. En el Universo temprano debieron haber también nubes frias pero donde la única molécula existente era la de hidrógeno molecular. Hay trabajos que indican que la falta de moléculas con elementos pesados hizo que las primeras estrellas fueran predominantemente estrellas de masas grandes y que ya han terminado su evolución. Esto es congruente con el poco éxito que han tenido las búsquedas de estrellas de baja masa sin metales en nuestra galaxia. La formación de la primera generación de estrellas, en un ambiente distinto al de las nubes moleculares de nuestra galaxia, es una área activa de investigación en astrofísica. Se ha mostrado que la luz de las primeras estrellas pudo escapar facilmente de las nubes progenitoras, que por la carencia de elementos pesados absorbian poco la luz visible. En principio es posible detectar luz de estrellas de esta primera generación en galaxias muy lejanas. No es decabellado especular que algunas de las galaxias observadas en el campo profundo del telescopio espacial Hubble sean lo suficientemente jóvenes como para contar con una alta proporción de estrellas de primera generación.
Los modelos actuales de evolución del Universo y las galaxias no estan suficientemente desarrollados para saber en que momento pudieron formarse las primeras estrellas, y si hay la posibilidad de encontrarlas. Curiosamente, los astrónomos buscan evidencias de estas primeras estrellas "primigeneas" tanto en nuestra propia galaxia como en los confines del Universo observable. Gracias a que el Universo no ha existido por un tiempo mayor que la vida de las estrellas menos masivas, es posible que existen por todos lados estrellas que lleven consigo la firma misma de la gran explosión.