Reionisierung

Die Reionisierungsepoche entspricht in der Urknallkosmologie dem Zeitraum, in dem sich die Materie des Universums wieder ionisierte (reionisierte), bevor das Universum für sichtbares Licht transparent wurde. Diese Periode ist der zweite bedeutende Phasenübergang von Wasserstoffgas im Universum. In diesem Sinne ist das Universum heute ionisiert. Der erste Phasenübergang war die Rekombinationsepoche, die etwa 400.000 Jahre (Rotverschiebung ) nach dem Urknall stattfand. Das Universum kühlte sich dabei so weit ab (unter 3000 K), dass eine Wechselwirkung von Elektronen und Protonen zur Bildung von stabilem, neutralem Wasserstoff möglich wurde. Dabei war die Bildungsrate von Wasserstoff höher als seine Ionisationsrate. Da die Elektronen in neutralen Wasserstoffatomen (wie auch in anderen) Energie in Form von Photonen aufnehmen können, um in einen angeregten Zustand zu gelangen (Lyman-Serie), ist das Universum für gewisse Wellenlängen, welche die Anregung der Atome ausmachen, undurchsichtig. Nach der Rekombinationsepoche gab es das Dunkle Zeitalter. Der zweite Phasenübergang begann, als sich im frühen Universum Objekte bildeten, die energiereich genug waren, um Wasserstoff zu ionisieren. Während sich diese Objekte bildeten und Energie abstrahlten, wechselte das Universum vom neutralen Zustand zurück zu einem ionisierten Plasma. Diese Periode dauerte etwa zwischen 150 Millionen bis 1 Milliarde Jahre (Rotverschiebung ) nach dem Urknall. Wenn Protonen und Elektronen voneinander getrennt sind, können sie keine Energie in Form von Photonen aufnehmen. Photonen können zwar gestreut werden, allerdings ist die Streuung immer seltener bei einer geringen Dichte des Plasmas. Dadurch ist ein Universum mit ionisiertem Wasserstoff bei geringer Dichte relativ lichtdurchlässig, so wie unser heutiges Universum.