在137亿年前宇宙大爆炸之后的几千年，宇宙中包含着炽热、密集的气体和微粒构成的原生汤，但是宇宙快速膨胀，这种原生汤变得密度和温度降低。
然而，这种宇宙原生汤并未完全分散，一些区域的密度会较高。一些密集区域的密度增大是由于引力收缩，开始逐渐形成最早的恒星和星系。这发生于宇宙大爆炸之后大约5亿年。最早的宇宙星系可能包含着原始巨大恒星，它们的成份仅由氢和氦构成，这些并不是较重的元素。研究人员通过以类星体作为光源观察研究了早期宇宙的10个星系，为了使用类星体作为光源，必须当类星体位于星系之后才能进行观测。
例如：通过观测来自遥远类星体A释放的光线，这些光线朝向地球照射穿过星系B,研究人员能够确定星系中包含的哪些元素吸收了类星体光线，这可以从类星体的光谱图像中分析获得。
一颗巨大球状发光气体恒星通过熔合氢和氦成为较重元素产生能量，当没有更多的能量被萃取，恒星就死亡，并向太空释放灰尘气体云。这些较大的灰尘气体云在一个巨大宇宙周期中，将压缩并循环成为新恒星。
新生形式的恒星具有高含量的较重元素，远超出之前科学家的预期，每一代的恒星形式越来越多的较重元素和金属物质。众所周知，较重元素（尤其是碳和氧）是形成行星和生命的必要条件。到目前为止，研究人员认为恒星需要数十亿年才能形成，同时，星系拥有大量比氢和氦更重的元素，但是来自尼尔斯-波尔协会的研究显示，对于一些星系它们的形成时间会更短一些。
