宇宙黑暗时代是在大爆炸结束（宇宙年龄38万年）到第一代恒星形成之前的时期，这一时期的宇宙中还没有恒星、星系等发光天体，甚至今天宇宙中的许多重元素如碳、氧、铁等也都还不存在，只有氢原子和氦原子弥漫在空间中。此后在万有引力的作用下，经过几千万年到几亿年的演化，才开始形成第一代恒星和星系，发出第一缕曙光，宇宙迎来了黎明。此后形成越来越多的恒星、星系和类星体，它们的辐射最终将宇宙气体电离（宇宙再电离），演化为今日的宇宙。
宇宙黑暗时代和宇宙黎明的主要可观测信号是宇宙中大量分布的氢原子所发射或吸收的波长为21厘米的电磁辐射（简称为21 cm 辐射）。随着宇宙膨胀，这些辐射的波长也随之红移变长。通过对各个不同波长的21 cm 辐射进行测量，就可以获得不同距离上氢原子分布，从而绘制出宇宙的三维图像。
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