Atunci când Universul s-a născut, prin explozia primordială Big Bang, în urmă cu aproape 14 miliarde de ani, arăta cu totul diferit decât în prezent — în loc de planete, stele şi galaxii, întregul Univers era de fapt o bulă de plasmă fierbinte în plin proces de expansiune. Pe măsură ce s-a extins, Universul s-a răcit, iar din plasma primordială au început să se diferenţieze diferite particule, mai întâi quarci, apoi protoni şi neutroni urmaţi de electroni. După aproximativ 380.000 de ani de la Big Bang au început să se formeze primii atomi din Univers, atomii de hidrogen. O parte dintre aceşti atomi au intrat în componenţa stelelor unde au fuzionat pentru a produce elemente mai grele, heliu, carbon, oxigen, azot, fier şi toate celelalte elemente chimice care intră în componenţa planetelor şi fac posibilă viaţa.

Când Universul a ajuns la aproximativ 1 miliard de ani, 9 din 10 atomi de hidrogen au dispărut, iar oamenii de ştiinţă încearcă să afle acum de ce au dispărut aceşti atomi în cadrul unui nou experiment denumit Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA).

Odată cu formarea primilor atomi de hidrogen, fiecare conţinând un electron şi un proton, Universul a pătruns într-o "Perioadă Întunecată," conform cosmologilor, asemuită cu cea din istorie de după declinul Imperiului Roman de Apus. În această perioadă, norii de hidrogen au colapsat sub imperativul gravitaţiei, formând primele stele şi apoi primele galaxii. Aprinderea primelor stele a însemnat sfârşitul acestei "Perioade Întunecate" şi au început "Zorii Cosmici" la aproximativ 100 de milioane de ani după Big Bang. Pentru prima oară în Univers au apărut şi alte surse de lumină în afara strălucirii rămase după Big Bang.

Fotonii proveniţi de la stelele aprinse au suficientă energie pentru a descompune atomii de hidrogen din norii ce înconjurau aceste stele, reionizându-i. Pe măsură ce se aprindeau mai multe stele, norii primordiali de hidrogen au devenit din ce în ce mai rarefiaţi.

Treptat au apărut şi alte obiecte cosmice care mai de care mai exotice, în interiorul primelor protogalaxii. Pe măsură ce primele stele ultra masive ale Universului şi-au consumat rezervoarele de hidrogen în procesul de fuziune, au explodat în supernove spectaculoase. În urma lor au rămas găuri negre care au devorat alte stele din vecinătate şi au produs puternice jeturi de raze-X. În centrul galaxiilor, găurile negre supermasive creşteau în masă, ajungând să echivaleze cu masa a milioane de sori.

Aceste evenimente au transferat niveluri uriaşe de energie în norii de hidrogen înconjurători, încălzindu-i şi ionizându-i, până în prezent când marea majoritate a norilor intergalactici de hidrogen au dispărut — fiind reionizaţi în particulele componente, protoni şi electroni. Astronomii încearcă să dezlege acest puzzle complex care a dus la formarea stelelor şi galaxiilor şi simultan la distrugerea a 9/10 din hidrogenul din Univers.

Cele mai îndepărtate galaxii observate prin intermediul telescoapelor optice performante sunt chiar galaxiile care au apărut în această perioadă, când Universul avea vârsta de 1 miliard de ani. Mai departe de ele, în spaţiu şi timp, nu se poate vedea chiar din cauza norilor de hidrogen care ascund haosul din spate.

Astrofizicienii apelează la radiotelescoape pentru a putea "vedea" dincolo de această cortină a norilor primordiali de hidrogen. HERA este un radiotelescop dedicat observării megastructurilor cosmice dinainte şi din perioada de reionizare, care este sensibil la un anumit tip de unde radio produse atunci când câmpurile magnetice ale protonului şi electronului din interiorul atomului de hidrogen îşi schimbă polaritatea nord-sud între ele, eliberând puţină energie. Această tranziţie produce unde radio, iar HERA cartografiază cerul pe mai multe lungimi de undă pentru obţine imagini din copilăria Universului şi a observa cum lumina primelor stele distruge norii de hidrogen în care acestea s-au format.

Observaţiile ce vor fi desfăşurate prin intermediul radiotelescopului HERA în următorii ani ar putea să modifice modul în care înţelegem primele stele, galaxii şi găuri negre, precum şi rolurile acestora în procesul de reionizare cosmică.