大爆炸是一切的起點——時空、自然規(guī)律以及全部的物質(zhì)和能量。在宇宙大爆炸之后最初的幾十萬年，宇宙是均勻的，溫度之高使得一切化學(xué)元素都不可能存在。全部宇宙就是一鍋亞原子粒子和輻射湯。

在大爆炸后大約38萬年時，宇宙的溫度降為3000℃，第一個完整的氫原子和氦原子開始形成。這個時期發(fā)出的宇宙微波背景輻射圖像顯示，看上去沒有任何特征的宇宙粒子輻射海洋中已經(jīng)開始顯現(xiàn)結(jié)構(gòu)的跡象。按照最廣為接受的星系形成理論，在幾乎完全平滑的宇宙中，這些由暗物質(zhì)（見P51)主導(dǎo)的微弱擾動，就是形成第一代星系的種子。這些原初的結(jié)構(gòu)通過引力作用將氣體和暗物質(zhì)吸引到密度最高的區(qū)域，在那里第一代原恒星形成，并成長為第一代星系。

此時宇宙中的“正?！蔽镔|(zhì)幾乎全部是氫和氦（這些正常物質(zhì)只占宇宙全部物質(zhì)能量的4%；見“暗物質(zhì)”詞條）。第一代恒星以及第一代可見的原星系就是在這些氣體云中誕生的，結(jié)局就是我們所知的“黑暗時代”。

現(xiàn)在我們能觀測到的最早星系是大爆炸7.5億年后形成的，但仍可能存在更早的星系。雖然7.5億年看起來是很長的一段時間，但當(dāng)把它與宇宙137億年的年紀(jì)相比時，第一代星系在宇宙壽命僅為現(xiàn)在宇宙年齡的5%時就形成了。與人類平均壽命相比，這時的宇宙還沒到上小學(xué)的年紀(jì)。在宇宙的嬰兒時期就已經(jīng)有很多故事了。

超大質(zhì)量黑洞的產(chǎn)生似乎對刺激調(diào)節(jié)星系的成長有著極為重要的作用。

傳統(tǒng)的星系形成理論即并合假說認(rèn)為，早期宇宙中原星系通過“融合”更小的星系逐漸成熟演化。大天區(qū)巡天項目顯示，在我們附近以及不太遠(yuǎn)距離處的星系似乎聚集成大的纖維狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了巨大的宇宙網(wǎng)絡(luò)。纖維結(jié)構(gòu)的會聚交點正是最致密的星系團(tuán)誕生之地。

我們現(xiàn)在知道在星系形成的十億年間，其主要結(jié)構(gòu)也開始顯現(xiàn)。球狀星團(tuán)、中央超大質(zhì)量黑洞以及星系的恒星核球都開始形成。超大質(zhì)量黑洞的產(chǎn)生似乎對刺激調(diào)節(jié)星系的成長有著極為重要的作用。黑洞通過吞噬距離其過近的恒星而逐漸長大，并對新的恒星形成產(chǎn)生影響。對遙遠(yuǎn)星系的觀測還表明，在宇宙早期的這個階段，星系經(jīng)歷了重要的爆發(fā)式恒星形成過程。

雖然傳統(tǒng)的星系形成理論有許多成功之處，但它仍有局限性。該理論無法全面解釋今天我們看到星系所呈現(xiàn)的各式各樣的形態(tài)：從幾乎沒有結(jié)構(gòu)的圓形橢圓星系，到扁平蛋糕似的盤星系。