宇宙中最早露面的一批恒星质量极大，而且极为明亮，它们改变了宇宙历史的进程。
宇宙在其早期的很长一段时间中是个平淡无奇、一团漆黑的世界。宇宙中最早的一批恒星大概在大爆炸之后1亿年左右才粉墨登场，又过了将近10亿年后星系才开始在宇宙中到处涌现，数以十万计的星系在闪闪发光。
对早期宇宙的研究所遇到的障碍之一是无法对它进行直接观测。为此，科学家把望远镜指向了遥远的星系和类星体。由于这些星系和类星体的光是几十亿年前发出的，因此科学家得以通过观测它们而了解宇宙的很大一部分历史。每个天体的年龄可以根据它所发出的红移量来确定，此红移显示了自光发出以后宇宙膨胀了多少。至今观测的最老的星系和类星体，其诞生时期大致在大爆炸以后10亿年（假定宇宙现今的年龄为120亿到140亿年）。为了观测比诞生时期更早、更遥远的天体，研究人员需要性能更好的望远镜。
不过宇宙学家可以根据宇宙微波背景辐射资料来推断早期宇宙的状况（宇宙微波背景辐射是大爆炸之后约40万年的时间里发射出来的）。这种辐射的分布相当均匀，表明当时物质的分布极为平滑。由于不存在大尺度发光天体来扰乱宇宙的“原始汤”，因此它必定在此后数百万年的时间里一直保持这种平滑而无特征的状态。随着宇宙的不断膨胀，微波背景辐射逐渐红移到越来越长的波长上，而宇宙却变得越来越冷，越来越暗。天文学家并没有直接观测到这一黑暗时期。但是在大爆炸之后10亿年左右，一些明亮的星系和类星体已经出现，因此最早的恒星必定形成于它们之前。
那么，这些在宇宙中最先亮相的发光天体是何时登场，又是怎么形成的呢？
根据宇宙学模型，第一批能够形成恒星的小系统应该在大爆炸之后约1亿到2.5亿年间悄然露面。这些原星系的质量在10万到100万太阳质量之间，直径约30到100光年。
现今的分子气体云，它们所形成的恒星是在相当复杂的环境中诞生的，通常在一个小尺度丝状网的结点处形成，然后由于引力的作用而开始收缩。气体云受到压缩后变热，温度上升到1000K（开氏度）以上。在这种稠密的炽热气体中，部分氢原子将结合成对，从而形成痕量的氢分子。接着这些氢分子在与氢原子碰撞后发出红外辐射，使气体云中密度最大的区域开始冷却。这些区域的温度将降到200～300K，它们的气体压力也随之降低，从而使它们能够收缩成一些靠引力结合在一起的团块。
逐渐冷却的氢聚集成一种扁平的旋转结构，呈团块和丝状的特征，或许有点儿像个圆盘。而构成暗物质的粒子由于既不发出辐射也不丧失能量，因此仍旧散布在整个原始云之中。这样，恒星形成系统就开始呈现出一个微型星系的模样来了，有一个由常物质构成的盘和一个由暗物质构成的晕圈。在盘的内部，密度最大的气体团块将继续收缩，其中一部分最终将发生猛烈的加速坍缩而变成恒星。
如果按照将近1000倍的比例来放大，我们就可以估计出最初的恒星形成团块其质量应为500～1000倍的太阳质量。
当一颗大质量恒星形成时，它将向外发出强烈的辐射与物质流。此类恒星的表面温度为10万K左右，相当于太阳表面温度的17倍之多。因此，宇宙中最初的星光主要是极热恒星发出的紫外辐射。在这些恒星形成之后不久，紫外辐射便开始加热它们周围的中性氢与中性氦的气体并使其电离。
一旦最初形成的恒星开始发光，每个恒星周围就会出现一个不断增大的电离气体泡。光明也就降临了。
研究人员希望在未来的几年中进一步掌握有关宇宙在最小尺度上形成结构的早期阶段的更多情况。由于最初的恒星十有八九可能是质量极大，而且极为明亮。因此最新型望远镜之类的仪器有可能探测到这些古老天体的部分成员。到那时，天文学家或许能够直接观测到一个黯黑而平淡无奇的宇宙是如何演变成今天带给我们光明和生命的绚丽多彩的灿烂天体的。