Er wordt aangenomen dat het universum zo’n 15 miljard jaar geleden begon als een enorme explosie genaamd de Big Bang. Hierdoor breidt het heelal sindsdien gestaag uit hoewel het groeitempo is verminderd door de zwaartekracht van materie daarin. Dankzij de kracht van de zwaartekracht, die er voor zorgt dat materie elkaar aan trekt, begonnen kort na de Big Bang de atomen van het universum zich op verschillende plaatsen samen te klonteren, dit was het begin van het proces van de vorming van sterrenstelsels.
Volgens het fenomeen dat voor het eerst in 1842 door Christian Doppler werd opgemerkt, het zogenaamde naar hem genoemde Doppler effect, lijkt het geluid van de fluit van een trein luider als de trein met grote snelheid van je af rijdt dan het geluid van de fluit van een trein die stil staat. Het geluid lijkt en langere golflengte te hebben als de trein van je af rijdt. Christian Doppler ontdekte dat het licht van een object dat zich van je af verwijderd wordt waargenomen als licht met een langere golflengte. Als het originele licht van een stilstaand object oranje is neem je het licht van hetzelfde object als het met grote snelheid van je af gaat waar als rood licht. Dit is een mooi voorbeeld van het Doppler effect op de golflengte van het licht. Analyses van het licht afkomstig van diverse sterrenstelsels tonen aan dat in het overgrote geval van de gevallen het waargenomen licht naar rood toe trekt. Hieruit zou je kunnen je concluderen dat alle sterrenstelsels van ons af bewegen als door een soort explosie.
De Big Bang theorie gaat er van uit dat er in het begin een explosie was, maar niet zoals wij die op Aarde kennen, beginnend vanaf een bepaald centrum en zich uitbreidend totdat hij door de omringende lucht tot stilstand komt maar een explosie die zich overal gelijktijdig heeft voorgedaan en die er vanaf het begin voor zorgde dat in het hele heelal alle materie zich overal met hoge snelheid van elkaar verwijderd. Het hele heelal kan in deze context een oneindig heelal zijn maar ook een eindig heelal dat zich over zichzelf kromt als het oppervlak van een bol. Geen van beide opties is makkelijk te begrijpen maar voor het ontstaan van het heelal maakt het niet veel uit of het heelal eindig dan wel oneindig is.
Aan het einde van de eerste drie minuten, bevatte het heelal hoofdzakelijk licht, neutrino’s en antineutrino’s. Er was ook een kleine hoeveelheid nucleair materiaal, nu bestaande uit ongeveer 73% waterstof en 27% helium en een even klein aantal elektronen overgebleven uit de tijd van de vernietiging tussen elektronen en positronen. Deze bij de Big Bang gevormde materie bleef uit elkaar gaan en werd steeds kouder en minder dicht.
Veel later, na een paar honderd duizend jaar, als de materie genoeg is afgekoeld beginnen de elektronen kernen van waterstof en helium atomen zich verenigen. In dit onder invloed van de zwaartekracht verkregen gas, beginnen zich clusters te vormen die uiteindelijk condenseren tot sterren en sterrenstelsels van ons huidige universum. Maar alle ingrediënten waaruit al deze sterren en sterrenstelsels zijn gevormd in de eerste 3 minuten van de Big Bang.
