Pendant pas loin de 150 millions d’années après le Big Bang, aucune étoile n’illuminait le cosmos observable, c’était la période dite des âges sombres qui laissera progressivement la place à celle dite de la réionisation que l’on espère explorer avec le télescope James-Webb. Il est possible d’étudier les âges sombres malgré l’absence d’étoiles grâce à des radiotélescopes sur la face cachée de la Lune. La Nasa va tester le concept dans quelques années.
Environ 380 000 ans après le Big Bang, les atomes neutres n’existent pas encore et pas même de noyaux au-delà de ceux des isotopes de l’hydrogène, de l’hélium et du lithium. La température de la matière ordinaire est comparable à celle de la surface du Soleil et son état aussi, le quatrième de la matière, du plasma. Mais en quelques milliers d’années, du fait de l’expansion de l’Univers observable, les noyaux capturent des électrons et le plasma disparaît pour laisser la place à un gaz chaud de matière neutre. La plus vieille lumière du cosmos, le rayonnement fossile, est alors libre de voyager.