L'universo primordiale era una zuppa calda e densa di particelle subatomiche. Mentre l’universo si espandeva e si raffreddava, queste particelle cominciarono a combinarsi per formare atomi, tra cui idrogeno ed elio. Questo processo, noto come ricombinazione, iniziò circa 380.000 anni dopo il Big Bang, quando la temperatura dell'universo diminuì abbastanza da consentire agli elettroni di legarsi ai nuclei atomici.

Prima di quel momento i fotoni erano costantemente dispersi dagli elettroni liberi, quindi l'universo era opaco anche se conteneva sorgenti di fotoni (come le stelle di nuova formazione). Una volta che gli elettroni venivano confinati all'interno degli atomi neutri, i fotoni potevano propagarsi liberamente creando quella che gli astronomi chiamavano radiazione cosmica di fondo a microonde che viene rilevata come debole bagliore residuo da ogni direzione.

Quando avvenne la prima ricombinazione dell'universo, gli atomi neutri appena prodotti poterono essere nuovamente ionizzati a causa dei fotoni energetici prodotti dalle prime stelle massicce e dai quasar. Una volta che un numero sufficiente di galassie si è formato ed ha emesso luce ultravioletta (UV), si pensa che il mezzo intergalattico sia stato completamente reionizzato per produrre la reionizzazione cosmica già circa 780 milioni di anni dopo il Big Bang, come stimato dall'osservazione.