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。