第三星族星
第三星族星未曾被直接觀測到，但是經由宇宙中非常遙遠的重力透鏡星系可以找到間接的證據。它們也被認為是暗弱藍星系的成員。它們的存在是基於以下事實：宇宙大爆炸不可能創造重元素，而在觀測到的類星體發射光譜，特別是暗弱藍星系中重元素又確實存在。現在認為是這些恆星觸發了宇宙再電離。
質量
目前的理論並沒有區分出第一顆恆星是否非常巨大。一種經由計算機模擬證實的恆星形成理論，宇宙大爆炸沒有產生任何的重元素，但很容易產生質量遠比現存的恆星更大的恆星。第三星族星的典型質量是數百個太陽質量，遠大於現存的恆星。分析貧金屬量的第二星族星，被認為包含了第三星族星創造的金屬，建議這些沒有金屬的恆星質量在10至100倍的太陽質量；這也足以解釋為何未能觀察到不含金屬的恆星。但這些理論的驗證則要等到NASA的詹姆斯·韋伯望遠鏡發射之後。新的光譜儀巡天，像是SEGUE或SDSS-II，也可能找到第三族星。
今天，能形成的質量最大恆星是110倍太陽質量；質量更大的原恆星在最初的核反應開始之際將噴發出部分的質量。在沒有足夠的碳、氧和氮的核心，不管怎樣CNO循環無法進行，恆星將無法很快的自我毀滅。直接進行質子-質子鏈的核融合反應速率不足以產生足夠的能量支撐如此大的龐然巨物，最終結果是未經過發光的過程就直接塌縮成為黑洞。這也是天文學家認為第三族星特別奧秘的原因——所有的理由都認為它們應該存在，但卻必須經由類星體的觀測才能解釋。
壽命
如果這些恆星能夠適當的形成，它們的壽命也很短——必定短於一百萬年。由於現在這種恆星已經不再形成，要觀察這種恆星就必須在極端遙遠的可見宇宙的邊界搜尋，(因為來自極端遙遠的星光需要很長的時間才能抵達地球，觀察遙遠的天體就有如在“回溯時光”。)而在如此遙遠的距離上要解析出恆星，即使對詹姆斯·韋伯太空望遠鏡也是件艱巨的任務。
