Het heelal is ongeveer 13,7 miljard jaar oud. Dit weten we doordat sterrenstelsels van ons af bewegen: hoe verder ze weg staan, hoe sneller ze zich verwijderen. Dit betekent dat het heelal uitdijt. Als we deze beweging terugrekenen, komen we uit bij één beginmoment: de oerknal. Toen zat alle materie en energie dicht op elkaar en begon ruimte zelf uit te zetten. De Melkweg is ongeveer 11 miljard jaar oud, onze zon en de aarde 4,5 miljard jaar. Vergeleken hiermee bestaat de mensheid nog maar heel kort.
In het heelal zijn naar schatting 100 miljard melkwegstelsels, met elk weer ongeveer 100 miljard sterren. Toch is het heelal extreem leeg: in één kubieke meter ruimte zitten gemiddeld slechts zes atomen. Het heelal dijt niet uit in iets, maar maakt zijn eigen ruimte. Ruimte heeft drie dimensies en tijd vormt de vierde. De oerknal was daarom geen plaats, maar een moment in de tijd: het begin van ruimte en tijd zelf.
Sterren ontstaan uit grote wolken van gas en stof. Door zwaartekracht trekt zo’n wolk samen en wordt steeds heter, totdat er een ster gaat gloeien. In het binnenste van een ster vindt kernfusie plaats: waterstof wordt omgezet in helium, waarbij veel energie vrijkomt. Er is een evenwicht tussen zwaartekracht en gasdruk, en tussen energieverlies en energieproductie. Onze zon bevindt zich nu in zo’n stabiele fase.
Over ongeveer 5,5 miljard jaar raakt de waterstof in de zon op. De zon wordt dan een rode reus, veel groter en helderder dan nu, waardoor de aarde onleefbaar wordt. Uiteindelijk blijft een witte dwerg over. Zwaardere sterren leven veel korter en eindigen vaak in een enorme explosie, een supernova, waarbij nieuw materiaal ontstaat voor toekomstige sterren en planeten.
Wat was er vóór de oerknal? Die vraag heeft geen betekenis, omdat er toen nog geen tijd bestond. Ook over donkere materie, donkere energie en het kleine overwicht van materie op antimaterie weten we nog veel niet. Deze vragen vormen de grote uitdagingen voor toekomstig onderzoek naar het heelal