El proceso por el cual un electrón libre y un ion se combinan para formar un átomo neutro.La recombinación es el proceso por el cual un electrón libre y un ion de carga positiva chocan y se unen para formar un átomo neutro. En cosmología, 'recombinación' se refiere específicamente a la época, unos 380.000 años después del Big Bang, cuando el Universo se enfrió lo suficiente como para que los protones y los electrones se combinaran en átomos de hidrógeno, liberando la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB). Este evento marca la transición de un plasma ionizado y opaco a un Universo neutro y transparente.
El concepto fue introducido por George Gamow y sus colaboradores en la década de 1940, quienes predijeron el CMB como un relicto de la recombinación. El propio CMB fue descubierto en 1965 por Penzias y Wilson, y las mediciones detalladas de sus anisotropías (por ejemplo, por Planck) han confirmado desde entonces las predicciones de la recombinación con alta precisión.
En el Universo primitivo caliente, los fotones se dispersaban constantemente en los electrones libres, manteniendo la materia y la radiación en equilibrio térmico. A medida que el Universo se expandía y se enfriaba hasta aproximadamente 3.000 K, la energía promedio de los fotones descendió por debajo de la energía de ionización del hidrógeno (13,6 eV). Los electrones y los protones se combinaron entonces en átomos neutros, y los fotones se desacoplaron de la materia, propagándose libremente desde entonces como el CMB. El momento y la duración precisos de la recombinación dependen de la densidad de bariones y de la tasa de expansión, y dejan huellas sutiles en los patrones de temperatura y polarización del CMB.
La física de la recombinación es esencial para interpretar los datos del CMB, que restringen parámetros cosmológicos como la constante de Hubble, la densidad de materia oscura y la curvatura del espacio. También subyace a la formación del hidrógeno neutro que más tarde colapsó en las primeras estrellas y galaxias.
La 'superficie de última dispersión', la capa donde ocurrió la recombinación, es lo más lejano que podemos ver con luz, y aparece como un resplandor casi uniforme a 2,7 K en todas las direcciones.
