再電離時代

復合曾把宇宙的電子和原子核縫合成中性原子，留下一團寒冷、透明的中性氫氣之霧。隨後，第一代恒星和星系點亮，把猛烈的紫外光灌注進那團氣體——而光又把電子從原子上扯了下來，重新把氫電離。再電離時代，就是宇宙這場盛大的「點燈」：最初那些發光天體，把瀰漫宇宙的幾乎全部中性氫重新電離的那段時期，它徹底終結了黑暗時代。

再電離是逐步展開的，大致在大霹靂後約兩億年到十億年之間。它並非在每一處同時發生。在每一個早期星系和類星體的周圍，紫外輻射雕出一個不斷擴張的電離氣泡——電子再度被剝離。隨著越來越多的光源亮起，這些氣泡越長越大，直到彼此交疊、融合，整個星系際介質被徹底電離。到大霹靂後約十億年，這樁工程基本完成，而此後宇宙在星系之間便一直保持電離。這實際上是宇宙的第二次電離——所以叫「再」電離——它撤銷了復合所達成的那次中性化。

再電離是宇宙史上最後幾個尚未繪就的重大篇章之一，也是當今天文學的一大目標。它標誌著從黑暗、簡單、中性的宇宙，過渡到我們所知的那個被點亮、有結構、滿是星系的宇宙。確定它究竟何時發生、又是什麼為它提供動力（第一代恒星、早期星系、成長中的黑洞，抑或某種混合），便告訴我們第一代天體的誕生。天文學家通過中性氫那微弱的 21 公分無線電信號、通過中途氣體在最遙遠類星體之光上印下的吸收（岡恩-彼得森效應）、以及通過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的深空圖像來探測它。其中仍有許多不確定，而這恰恰是它成為如此活躍前沿的原因。