Alam semesta mulai ada sejak big bang yaitu sekitar 13,7 milyar tahun yang lalu. Sejak saat itu alam semesta mulai mengembang dan mendingin dari waktu ke waktu. Alam semesta berevolusi dari partikel elementer yang tidak berbentuk menjadi elemen yang sangat kaya sekarang ini seperti neutron dan proton, inti atom , atom, bintang, galaksi, gugus galaksi dan super cluster. Galaksi –galaksi sendiri juga terikat grafitasi oleh dark matter dan pengembangan alam semesta juga seakan akan dikontrol oleh dark energy sehingga pengembangan alam semesta tidak dipercepat semakin cepat.
Di Mount Wilson,1924, Edwin Hubble mengamati galaksi-galaksi yang bergerak saling menjauh satu sama lain. Pergerakan ini membentuk pola tertentu yang secara matematis telah kita kenal sekarang sebagai hukum Hubble, yang menyatakan semakin jauh, galaksi bergerak semakin cepat. jika sekenario ini kita putar balik, maka akan kita dapatkan titik waktu dimana big bang terjadi yaitu 13,7 milyar tahun yang lalu.
semua yang ada di alam semesta juga ikut mengembang. Ruang dan maktu mengembang seperti balon yang ditiup, galaksi bergerak saling menjauhi dan panjang gelombang cahaya juga memanjang sehingga berubah ke frekuensi rendah (redshift). Pergeseran ini semakin besar seiring berjalannya waktu. Semakin besar redshift, semakin jauh obyek yang kita amati. Jika ingin mengamati obyek yang semakin jauh dan tua, maka kita harus mengamati gelombang infra merah dan radio. Dengan teleskop yang akan dibangun seperti James Webb Space Telescope, teleskop infra merah 6,5-meter, dan Atacama Large Millimeter Array (ALMA), jaringan antenna parabola radio di sebelah utara Chili, akan membantu kita melihat masa – masa kelahiran bintang dan galaksi.
Berdasarkan simulasi computer, bintang dan galaksi muncul setelah 100 juta tahun. Sebelum itu, alam semesta mengalami masa yang disebut “dark ages”, dimana semuanya hampir hitam pekat. Alam hanya diisi oleh “lumpur” yang tidak menarik, dark matter, helium, hydrogen, yang semakin mnipis seiring berkembangnya alam semesta. Grafitasi membuat ditribusi materi tidak merata sehingga sebagian menggerombol dan collapse membentuk bintang. Bintang jaman dahulu sangat massive sampai ribuan massa matahari. Karna sangat besar sehingga umurnya pendek dan meledak meninggalkan elemen – elemen yang lebih berat. Terbentuk bintang lagi dan gaya grfitasi menarik jutaan awan-awan ini menjadi galaksi.
Sisa – sisa dari dark ages yang bias kita amati yaitu cahaya lemah big bang yang telah bergeser dengan redsihf 1.100. radiasi ini mengalami redshift dari cahaya tampak ke infra merah dan gelombang mikro. Radiasi ini memenuhi seluruh alam semesta yang disebut osmic Microwave Background (CMB) yang telah ditemukan pada tahun 1964 oleh Arno Penzias dan Robert Wilson. Radiasi ini menunjukkan pandangan sekilas alam semesta pada umur 380.000 tahun, periode dimana atom mulai terbentuk. Sebelum itu, alam semesta mendekati seragam berupa soup inti atom, proton, dan electron. Sebagai akibat pendinginan sampai 3.000 kelcin, inti dan electron membentuk atom.
