Итак, давайте вкратце вспомним - что происходило в новорожденной Вселенной. Сначала был Большой взрыв, затем, первые три минуты Вселенная была сверхкомпактная, и, следовательно, очень горячая. Спустя три минуты были образованны первые протоны и электроны, и в течение следующих 17 минут часть протонов провзаимодействовала в ядра гелия. Через 20 минут после Большого взрыва, расширяющаяся Вселенная остыла настолько, что нуклеосинтез перестал быть возможным. С этого момента протоны, электроны и ядра гелия не взаимодействовали друг с другом на протяжении 380 000 лет.
В ранней Вселенной было много света, но у фотонов был очень низкий шанс вырваться из горячей плазмы, в основном они рождались, чтобы быть тутже поглощенными соседним ядром. Лишь когда возраст нашей Вселенной стал 380 000 лет, она охладилась достаточно для появления первых атомов, рожденных из-за взаимодействия протонов и ядер гелия с электронами. Именно тогда для фотонов образовалось пустое пространство, в котором появились первые лучи света, известные сейчас как космический микроволновый фон.
Спустя примерно 500 миллионов лет после Большого Взрыва начали формироваться первые звезды. Если верить расчетам, то эти звезды были огромные, просто очень огромные, т.к. они были сформированы из атомов водорода и гелия. Материала вокруг было много, к тому же он очень легко захватывался гравитационным полем протозвезд. Скорее всего, часть этих звезд была настолько огромной, что очень быстро превращались в сверхновые. Другие же превращались в черные дыры - у них была слишком большая масса, для превращения в сверхновую звезду.
Именно в это время можно говорить о начала процесса реионизации. Холодные, стабильные атомы водорода, сформировавшиеся в ранней межзвездной среде не могли оставаться стабильными в изменившихся условиях. Вселенная была очень плотно упакована звездами, которые нагревали атомы водорода, заставляя электроны покидать ядра, что приводило к появлению ионов водорода. В результате Вселенная стала наполнена холодной малоплотной плазмой, которая была очень горячей, но слишком прозрачной для света.
Вероятно, что этот шаг реионизации ограничил размер, до которого могли вырасти молодые звезды, он также оказал влияние на размеры галактик - вероятность слияния горячих и быстрые ионов ниже, чем у холодных, стабильных атомов. Реионизация, возможно, способствовала текущему 'массивному' распределению материи: т.е. мы наблюдаем во Вселенной острова из звезд (галактики), а не все пространство заполнено звездами.
Компьютерное моделирование показывает, что в ранней вселенной, заполненной очень массивными звездами, вероятность появления черных дыр намного выше, чем появление нейтронных звезд или белых карликов. Кроме того, эти черные дыры будут чаще появляться в двойных системах, чем в изоляции (так как массивные звезды чаще формируют двойные и тройные системы, в отличие от маленьких звезд).
В двойной системе, где одним из компонентов является черная дыра, черная дыра очень быстро начинает пожирать своего соседа. В результате аккреционный диск черной дыры начнет излучать фотоны высоких энергий, особенно в рентгеновской области.
Хотя число высокоэнергетичных фотонов, испускаемых черной дыры, примерно сравнимо с числом фотонов, которое испускала бы звезда прародитель, спектр излучения черной дыры сдвинут в рентгеновскую область. Данные фотоны обладают очень большой энергией, позволяющей им ионизировать несколько атомов, в то же время фотон света от звезды может ионизировать один или два атома.
