Процесс, в ходе которого свободный электрон и ион объединяются, образуя нейтральный атом.Рекомбинация — это процесс, в ходе которого свободный электрон и положительно заряженный ион сталкиваются и связываются, образуя нейтральный атом. В космологии под «рекомбинацией» конкретно понимается эпоха примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, когда Вселенная достаточно остыла, чтобы протоны и электроны объединились в атомы водорода, высвободив реликтовое излучение (космический микроволновый фон, CMB). Это событие знаменует переход от непрозрачной ионизированной плазмы к прозрачной нейтральной Вселенной.
Концепция была введена Джорджем Гамовым и его сотрудниками в 1940-х годах, которые предсказали реликтовое излучение как следствие рекомбинации. Само реликтовое излучение было открыто в 1965 году Пензиасом и Вильсоном, а детальные измерения его анизотропии (например, с помощью Planck) с тех пор подтвердили предсказания рекомбинации с высокой точностью.
В ранней горячей Вселенной фотоны постоянно рассеивались на свободных электронах, поддерживая тепловое равновесие между веществом и излучением. По мере расширения и охлаждения Вселенной примерно до 3000 К средняя энергия фотонов упала ниже энергии ионизации водорода (13,6 эВ). Электроны и протоны затем объединились в нейтральные атомы, а фотоны отделились от вещества и с тех пор свободно распространяются как реликтовое излучение. Точное время и продолжительность рекомбинации зависят от плотности барионов и скорости расширения, и она оставляет тонкие следы в температурных и поляризационных картинах реликтового излучения.
Физика рекомбинации необходима для интерпретации данных реликтового излучения, которые ограничивают космологические параметры, такие как постоянная Хаббла, плотность тёмной материи и кривизна пространства. Она также лежит в основе образования нейтрального водорода, который позже сколлапсировал в первые звёзды и галактики.
«Поверхность последнего рассеяния» — сфера, где произошла рекомбинация, — это самый далёкий объект, который мы можем видеть в свете, и она выглядит как почти однородное свечение с температурой 2,7 К во всех направлениях.
