Khi loài người bắt đầu khám phá những bí ẩn của vũ trụ, họ không hề biết gì về nguồn gốc của vũ trụ.

Phải đến khi các nhà khoa học quan sát được bức xạ nền vi sóng vũ trụ thì khuôn khổ lý thuyết hiện tại mới tỏ ra không đủ khả năng giải thích hợp lý về sự tồn tại của vũ trụ.

Sử dụng kính thiên văn, mọi người quan sát các ngôi sao, lưu ý sự gia tăng dần dần khoảng cách từ Trái đất.

Hiện tượng dịch chuyển đỏ trở nên rõ ràng hơn ở khoảng cách xa hơn, khiến cộng đồng khoa học dần nhận ra bản chất đang mở rộng của vũ trụ. Chiếu ngược lại từ thời điểm hiện tại của chúng ta, các nhà khoa học đã đề xuất giả thuyết Vụ nổ lớn, cho rằng vũ trụ bắt nguồn từ một điểm kỳ dị ban đầu với khối lượng, thể tích và năng lượng vô hạn cách đây khoảng 13,8 tỷ năm.

Vào thời điểm của vụ nổ lớn kỳ dị, một sự giải phóng năng lượng khổng lồ đã gây ra một sự gia tăng đột biến trong không gian vũ trụ, đặt nền tảng cho sự tăng trưởng theo cấp số nhân của vũ trụ nguyên thủy.

Sau đó, trong môi trường chân không, năng lượng bị phân rã, tạo ra các hạt cơ bản như proton, neutron, electron và quark trong hàng trăm nghìn năm. Sau một thời gian dài phân rã chân không, proton và neutron dần dần kết hợp để tạo thành hạt nhân nguyên tử. Vài trăm nghìn năm sau, các hạt nhân này kết hợp với electron, tạo ra nhóm nguyên tử trung tính đầu tiên của vũ trụ.

Hydro chiếm ưu thế, chiếm hơn 90%, tiếp theo là heli, tạo ra các điều kiện thiết yếu cho sự hình thành sao.

Phản ứng tổng hợp sao là một quá trình quan trọng, trong đó vật chất từ ​​vụ nổ lớn tiếp nhận vật chất mới. Không gian giữa các vì sao, ban đầu chứa đầy khí nhẹ, đã chứng kiến ​​sự hình thành dần dần của các tinh vân nguyên thủy khi các khí kết tụ lại với nhau. Các tinh vân này trải qua các nhiễu loạn hấp dẫn, tạo thành các vùng có mật độ khí tăng lên. Nhiệt độ của lõi tăng lên và nhóm sao nguyên thủy đầu tiên xuất hiện 500-600 triệu năm sau Vụ nổ lớn.

Khi vật chất tích tụ trong khu vực lõi, đạt đến nhiệt độ tới hạn, phản ứng tổng hợp hydro kích hoạt sự hình thành các ngôi sao. Phản ứng tổng hợp liên tục, bao gồm quá trình chuyển đổi hydro thành heli, giải phóng năng lượng và photon, duy trì sự ổn định của ngôi sao. Sự tương tác giữa áp suất bức xạ và lực hấp dẫn quyết định mức độ tổng hợp bên trong ngôi sao. Đối với các ngôi sao nhỏ hơn, sự sụp đổ lặp đi lặp lại dẫn đến sự kết thúc của phản ứng tổng hợp, chuyển thành các ngôi sao lùn đỏ. Các ngôi sao lớn hơn, với các cơ sở vật chất mạnh hơn, phản ứng tổng hợp tiếp tục, tạo ra các nguyên tố như heli, cacbon, oxy và các nguyên tố khác, tùy thuộc vào khối lượng của chúng.

Khi sắt hình thành thông qua phản ứng tổng hợp, phản ứng tổng hợp tiếp theo không thể được kích hoạt, đánh dấu sự kết thúc của vòng đời của ngôi sao.

Phản ứng bắt electron, giải phóng tia gamma, có thể khởi động lại phản ứng tổng hợp, nhưng thường dẫn đến trạng thái mất kiểm soát, gây ra sóng xung kích năng lượng cao. Sóng xung kích này, với thời gian kéo dài và tác động phụ thuộc vào năng lượng, có thể dẫn đến vụ nổ siêu tân tinh.

Nhiệt độ cao của vụ phun trào đã kích thích năng lượng cực cao, giải phóng các neutron năng lượng cao, trong môi trường nhiệt độ cao, tạo thành các nguyên tố nặng hơn sắt.