Jabarkan Pembentukan dari Galaksi

Model kosmologi yang ada saat ini mengenai alam semesta awal didasarkan pada teori Dentuman Besar. Sekitar 300.000 tahun setelah peristiwa Dentuman Besar, atom-atom hidrogen dan helium mulai terbentuk, dalam sebuah peristiwa yang disebut rekombinasi. Hampir semua hidrogen adalah netral (tidak terionisasi) dan dengan mudah menyerap cahaya, serta belum ada bintang yang terbentuk. Akibatnya periode ini disebut "Zaman Kegelapan". Dari fluktuasi kepadatan (atau ketidakseragaman anisotropi) dalam materi purba inilah struktur-struktur yang lebih besar mulai muncul. Hasilnya, massa materi barionik mulai memadat dalam cincin cahaya materi gelap dingin. Struktur-struktur primordial inilah yang akhirnya menjadi galaksi yang kita lihat hari ini.

Bukti tentang kemunculan awal galaksi ditemukan pada tahun 2006, ketika diketahui bahwa galaksi IOK-1 memiliki geseran merah yang luar biasa tinggi sebesar 6,96, setara dengan jangka waktu hanya 750 juta tahun setelah Dentuman Besar. Hal ini menjadikannya sebagai galaksi terjauh dan paling purba yang pernah dilihat. Meskipun beberapa ilmuwan mengklaim objek lainlah (misalnya galaksi Abell 1835 IR1916) yang memiliki geseran merah lebih tinggi (dan karena itu sudah ada pada tahap yang lebih awal dalam evolusi alam semesta), namun usia dan komposisi IOK-1 ditentukan dengan cara yang lebih dapat diandalkan. Adanya protogalaksi yang seawal itu kemunculannya menunjukkan bahwa protogalaksi tersebut pastilah berkembang dalam apa yang disebut "Zaman Kegelapan". Namun, pada bulan Desember 2012 para astronom melaporkan bahwa galaksi UDFj-39546284 adalah galaksi terjauh yang diketahui dengan nilai geseran merah 11,9. Galaksi tersebut diperkirakan sudah ada sejak sekitar "380 juta tahun" setelah Dentuman Besar (setara dengan sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu), dan berjarak kira-kira 13,42 miliar tahun cahaya.

Bagaimana proses rinci terbentuknya galaksi seawal itu berlangsung masih merupakan sebuah pertanyaan pokok yang belum terjawab dalam astronomi. Teori yang ada dapat dibagi dalam dua kategori: dari atas ke bawah (top down) atau dari bawah ke atas (bottom-up). Dalam teori top-down (seperti model Eggen-Lynden-Bell-Sandage [ELS]), protogalaksi terbentuk dalam sebuah runtuhan serentak berskala besar yang berlangsung selama kira-kira seratus juta tahun. Dalam teori bottom-up (seperti model Searle-Zinn [SZ]), struktur kecil seperti gugus bola terbentuk dahulu, lalu kemudian sejumlah struktur tersebut bergabung untuk membentuk galaksi yang lebih besar.

Begitu protogalaksi mulai terbentuk dan mengerut, bintang-bintang halo pertama pun (disebut bintang Populasi III) muncul di dalamnya. Bintang-bintang ini tersusun hampir seluruhnya oleh hidrogen dan helium dan kemungkinan berukuran masif. Jika memang benar demikian, maka bintang-bintang yang sangat besar ini akan menghabiskan pasokan bahan bakarnya dengan cepat dan menjadi supernova, melepaskan unsur-unsur berat ke medium antarbintang. Bintang-bintang generasi pertama ini mengionisasi ulang hidrogen netral sekitarnya, menciptakan gelembung ruang yang mengembang yang bisa dengan mudah dilalui cahaya.