L’univers primitif était une soupe chaude et dense de particules subatomiques. À mesure que l’univers s’étendait et se refroidissait, ces particules ont commencé à se combiner pour former des atomes, notamment de l’hydrogène et de l’hélium. Ce processus, connu sous le nom de recombinaison, a commencé environ 380 000 ans après le Big Bang, lorsque la température de l’univers a suffisamment diminué pour que les électrons se lient aux noyaux atomiques.

Avant ce point, les photons étaient constamment diffusés par des électrons libres, de sorte que l'univers était opaque même s'il contenait des sources de photons (telles que des étoiles nouvellement formées). Une fois que les électrons étaient confinés dans des atomes neutres, les photons pouvaient se propager librement, créant ce que les astronomes appelaient un rayonnement de fond micro-onde cosmique qui est détecté comme une faible rémanence provenant de toutes les directions.

Lorsque la première recombinaison de l'univers s'est produite, les atomes neutres nouvellement produits ont pu être à nouveau ionisés grâce aux photons énergétiques produits par les premières étoiles massives et les quasars. Une fois qu'un nombre suffisant de galaxies se sont formées et ont émis de la lumière ultraviolette (UV), on pense que le milieu intergalactique a été complètement réionisé pour produire une réionisation cosmique dès ~ 780 millions d'années après le Big Bang, comme l'estiment l'observation.