Os modelos cosmológicos atuais do início do universo são baseados na teoria do Big Bang. Cerca de 300 mil anos depois deste evento, átomos de hidrogénio e hélio começaram a formar-se, num evento chamado “recombinação”. Quase todo o hidrogénio era neutro (não ionizado) e rapidamente absorveu luz, e não se tinha formado ainda nenhuma estrela.
Como resultado, este período foi chamado de “Eras Escuras”. Foi a partir de flutuações de densidade nesta matéria primordial que as estruturas maiores começaram a aparecer. Seguidamente, massas de matéria começaram a condensar-se dentro de halos de matéria escura fria. Estas estruturas primordiais acabaram por se transformar nas galáxias que vemos hoje.
O processo detalhado pelo qual esta formação inicial de galáxias ocorreu é uma importante questão em aberto na astronomia. As teorias podem ser divididas em duas categorias: de cima para baixo e de baixo para cima.
Nas teorias de cima para baixo (como o modelo de Eggen-Lynden-Bell-Sandage [ELS]), as protogaláxias formam-se num colapso simultâneo de larga escala com uma duração de cerca de cem milhões de anos.
Nas teorias de baixo para cima (como o modelo de Searle-Zinn [SZ]), estruturas pequenas como os aglomerados globulares formam-se primeiro, e depois forma-se uma galáxia maior.
Uma vez que as protogaláxias começaram a formar-se e contrair, as primeiras estrelas do halo apareceram dentro delas. Estas eram compostas quase inteiramente por hidrogénio e hélio, e podem ter sido massivas. Se isto aconteceu, essas estrelas enormes consumiram rapidamente as suas reservas de combustível tornando-se supernovas, libertando elementos pesados no meio interestelar. Esta primeira geração de estrelas reionizou o hidrogénio neutro circundante, criando bolhas de espaço em expansão, através das quais a luz poderia viajar facilmente.
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