Metalicitatea este un termen folosit în astronomie pentru a se referi la proporția de materie dintr-o stea formată din alte elemente decât hidrogen și heliu. În limbajul astronomic, astfel de elemente (litiu, carbon, oxigen) sunt numite metale. Cantitatea de metale dintr-o stea depinde de dimensiunea, vârsta și, cel mai important, cât de mult din elementele sale ușoare a fuzionat în elemente grele pentru combustibil nuclear. De exemplu, Soarele, o stea din secvența principală cu o vârstă de aproximativ 4.57 miliarde de ani, are o metalitate de aproximativ 1.6% din masă. Pe măsură ce Soarele îmbătrânește, metalicitatea sa va crește până când devine o stea Gigantă Roșie, își arde restul combustibilului, apoi rămâne acolo pentru restul eternității ca o coajă strălucitoare numită pitică albă.
Datorită magiei spectrometrelor, astronomii pot analiza compoziția chimică a stelelor îndepărtate, chiar și a unor stele din galaxiile din apropiere. Metalicitatea este una dintre variabilele primare pe care astronomii le-au folosit pentru a clasifica diferite stele ca pitice albe, giganți roșii, stele din secvența principală și supergiganți. Cealaltă variabilă este culoarea.
Deoarece stelele funcționează prin fuziune nucleară, sursa energiei lor provine din fuzionarea nucleelor atomice ușoare (hidrogen și heliu) în nuclee mai grele (carbon). Cu cât o stea este mai tânără, cu atât are mai mulți nuclei ușori și cu atât metalitatea sa este mai mică. Stelele cu cea mai mică metalitate dintre toate au fost stele ipotetice ale populației III, primele stele care s-au format după ce materia s-a condensat din Big Bang. Aceste stele ar fi avut o metalitate de până la 10-8% din masă.
Toate stelele moderne au un grad semnificativ de metalicitate, ceea ce ar fi un mister dacă nu ar fi postulat existența anterioară a stelelor din Populația III. După cum am menționat, acestea ar fi fost compuse aproape în întregime din elemente ușoare. Fiind foarte masive și eficiente în fuzionarea nucleelor ușoare, aceste stele ar fi explodat după mai puțin de un milion de ani – durata de viață tipică a stelelor este de 10 miliarde de ani – producând elemente grele prin nucleosinteza supernovei. În căldura și presiunea extraordinară a exploziei unei supernove, un procent din elementele ușoare ar fi fost rapid presate împreună în elemente grele.
Aceste supernove primordiale au dat naștere stelelor din populația II, care sunt cele mai vechi stele observabile astăzi. Cele mai vechi dintre acestea au metalități de ordinul 10-5%, mai puțin de 1/10,000 din cea a Soarelui. Unele dintre aceste stele au aproximativ 11 miliarde de ani, nu cu mult mai vechi decât universul însuși, care este estimat la 13.7 miliarde de ani. Astronomii continuă să caute stele sărace în metal ca o fereastră către universul timpuriu.