Het schaars verspreide hete gas dat vandaag tussen sterrenstelsels, het intergalactische medium (IGM), is geïoniseerd. Het vroege heelal begon heet, maar toen breidde het zich snel uit en koelde het af, waardoor het hoofdbestanddeel, waterstof, te combineren om neutrale atomen te vormen. Wanneer en hoe werden deze neutrale atomen opnieuw geïoniseerd om de IGM samen te stellen die we vandaag zien? Astronomen denken dat ultraviolette straling uitgezonden door massieve jonge sterren dit werk deed toen sterren begonnen te vormen en te schijnen tijdens het kosmische tijdperk dat naar deze activiteit is vernoemd. het 'tijdperk van reïonisatie'.

Een van de belangrijkste stappen bij het opnieuw ioniseren van de IGM is de ontsnapping van de ultraviolette straling uit sterrenstelsels naar de IGM, maar dit wordt niet goed begrepen. Astronomen weten alleen dat het efficiënt had moeten zijn geweest, want alleen als de fractie die ontsnapte hoog genoeg was, had sterrenlicht het werk kunnen doen. Stervormende sterrenstelsels, echter, zijn rijk aan dicht moleculair gas en stof, en dat stof absorbeert ook veel van de UV-straling. Dat suggereert dat er een andere belangrijke bron van ioniserende straling nodig is, en speculatie omvatte het mogelijke bestaan ​​van exotische objecten zoals zwakke quasars, X-ray dubbelsterren, of misschien zelfs rottende/vernietigende deeltjes. Er is, echter, tot dusver weinig bewijs dat een van deze overvloedig genoeg is of in staat is om het werk te doen.

CfA-astronomen Rohan Naidu, Sandro Tachella, Charlotte Mason, Sownak Bose, en Charlie Conroy leidde een poging om de meest onzekere parameter in deze puzzel (en de moeilijkst direct te meten) beter in te schatten:de ontsnappingsfractie van ioniserende fotonen. Ze vergelijken metingen en modellen van de twee andere betrokken belangrijke processen, de stervormingssnelheid in sterrenstelsels en het aantal geproduceerde UV-fotonen. Ze passen deze toe om te beperken wat de ontsnappingsfractie zou moeten zijn geweest om de modellering consistent te maken. De metingen zijn onomstreden, maar de modellen verschillen en de wetenschappers kozen uit twee typen:die waarin de ontsnappingsfractie constant is tijdens het tijdperk van reïonisatie en die waarin het afhangt van de stervormingssnelheid.

De astronomen komen tot een aantal belangrijke conclusies. De ontsnappingsfractie (althans voor heldere sterrenstelsels) moet ongeveer 20% zijn in het vroege heelal, ongeveer twee keer zoveel als voorheen. Ze beweren dat dit kan gebeuren omdat geconcentreerde gebieden van stervorming kanalen kunnen blazen waardoor het UV-licht ontsnapt. Met behulp van kosmologische simulaties, ze ontdekken ook dat het jonge universum in slechts driehonderd miljoen jaar van 90% neutraal gas naar slechts 10% neutraal gaat. niet in de laatste plaats, ze concluderen dat het grootste deel van de reïonisatie werd gedaan door een klein aantal van de meest massieve en lichtgevende sterrenstelsels die ze 'oligarchen' noemen. Eerdere studies hadden gesuggereerd dat er een grote populatie vage sterrenstelsels was die de slag konden slaan, maar de nieuwe resultaten zijn het daar niet mee eens, concluderen dat een dergelijke populatie al zou zijn gedetecteerd.