宇宙で最初にできた初代星は、ビッグバンで宇宙が誕生したときには水素やヘリウムなどの軽い元素しかなかった環境で、酸素や炭素など重い元素を初めて合成するという重要な役割を果たした。また、初代星が放つ光や一生の最期に起こす超新星爆発は、宇宙の再電離（注）や、その後の銀河形成にも少なからず影響を及ぼしたと考えられている。

こうした初代星の多くは寿命が短いため、直接性質を調べる手だてがほとんどないが、天の川銀河に含まれる古い星の元素組成を、初代星の性質を知るための手がかりとすることができる。古い星々の大気に含まれる物質には、それより前に初代星の内部で作り出され超新星爆発でばらまかれた物質の元素組成が反映されていると考えられるからだ。

最近、極端に鉄の割合が低い星「SMSS J0313-6708」がオーストラリアの天文台等による観測で発見された。この星のスペクトルには、同じタイプの星なら通常見られるはずの鉄のスペクトル線がまったく検出されず、鉄の割合は大きく見積もっても太陽の1000万分の1以下であることがわかった。

東京大学カブリIPMUの石垣美歩さんらは、この星の鉄とカルシウムの割合が並外れて低い一方、炭素の割合が鉄に比べてひじょうに高いという特異な組成に着目した。そこで、太陽の25倍および40倍の質量を持つ初代星の超新星爆発で放出される元素組成を理論計算によって求め、見つかった星の観測結果と比較した。

その結果、観測された星の元素組成は、合成された鉄やカルシウムの大部分が星の中心部が及ぼす重力によって落ち込み、ブラックホールになるとしたモデルによってほぼ再現できることを明らかにした。

初代星の中には、今日の天の川銀河には見られないような太陽の数百倍を超える大質量星もあったとする理論予測があり、実際にその痕跡を残しているとみられる天体も見つかっている。一方で初代星がこのような巨大質量星ばかりであったのかどうかは議論が分かれている。今回の研究成果は、宇宙初期に今日も見られるような星と同じような質量（太陽の数十倍程度）の初代星が形成されたことを支持する成果となった。