但是，随着我们看向越来越远的宇宙，走向越来越早的时间，这种逐渐变化的图景就突然开始急速转变。当我们看向目前距离我们约190亿光年的地方时，对应的便是大爆炸仅30亿年之后的宇宙；我们会看到，宇宙的恒星形成速率达到了最大值，大约是今天新恒星形成速率的20到30倍。相当一部分超大质量黑洞这个时候都很活跃，由于周围物质的消耗，它们释放出大量的粒子和辐射。
在过去的大约110亿年里，宇宙的演化速度一直在减慢。当然，引力继续使宇宙结构坍缩，但暗能量开始与其对抗，并在60亿年前主宰了宇宙的膨胀。新的恒星继续形成，但恒星形成的高峰已经是遥远的过去。超大质量黑洞继续增长，但最“明亮”的时候早已过去。与早期相比，更多的黑洞如今已变得暗淡和不活跃。
费米太空望远镜团队重建了宇宙的恒星形成历史，并与文献中其他替代方法的数据点进行了比较。天文学家通过许多不同的测量方法获得了连贯的结果，而费米望远镜的数据代表了这段历史中迄今为止最准确、最全面的部分。
当我们离开地球越来越远，越来越接近由大爆炸开端所定义的“边缘”时，会开始看到更显著的变化。190亿光年的距离对应于宇宙只有30亿岁的时候，是恒星形成的高峰期，此时宇宙中可能有0.3%到0.5%的重元素。
当我们靠近270亿光年之外的距离时，对应的宇宙年龄只有10亿年。此时的恒星结构要小得多，因为新恒星形成的速率大约只有后来峰值时的四分之一。由重元素组成的常规物质的比例急剧下降：在10亿岁时降至0.1%，在5亿岁左右时降至仅为0.01%。在这样的早期环境中，岩石行星可能无法形成。
在这个距离上，不仅宇宙微波背景辐射会更强烈——应该是红外波段而不是微波波段——而且宇宙中的每个星系都应该是年轻的，充满了年轻的恒星；椭圆星系在如此早期的宇宙中可能还没有出现。
宇宙历史的示意图，强调了再电离时期。在恒星或星系形成之前，宇宙中充满了遮光的中性原子。虽然大部分宇宙直到5亿5千万年后才重新电离，但少数区域在更早的时间就已大部分重新电离。想要看到比这更早期的宇宙，确实突破了人类现有仪器的极限，但是凯克望远镜、斯皮策空间望远镜和哈勃太空望远镜等已经开始将我们带到那里。一旦到达大约290亿光年或更远的距离——对应的宇宙年龄为7亿到8亿年——我们就开始进入宇宙的第一个“边缘”：透明的边缘。
今天我们理所当然地认为，这个空间对可见光是透明的，但这只是因为其中没有充满阻挡光的物质，比如尘埃或中性气体。但在早期，在足够多的恒星形成之前，宇宙充满了中性气体，而且这些气体未被恒星的紫外线辐射完全电离。结果，我们看到的很多光都被这些中性原子遮蔽了，只有当足够多的恒星形成后，宇宙才会完全电离。
这就是红外望远镜，比如美国国家航空航天局（NASA）推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜，对于研究早期宇宙至关重要的部分原因。借助这种望远镜，我们就可以看到处于熟悉波长的“边缘”。
随着我们对宇宙的探索越来越深入，我们在太空中看得越来越远，我们所能追溯的时间也越来越早。詹姆斯·韦伯太空望远镜将带领我们直接进入目前的观测设备无法比拟的宇宙深处，揭示哈勃太空望远镜无法看到的超远星光。
在310亿光年的距离，相当于大爆炸后的5.5亿年，我们到达了所谓的再电离边缘：在这里，宇宙的大部分对可见光几乎是透明的。再电离是一个渐进的过程，并不均匀；在很多方面，这就像一堵参差不齐、充满孔洞的墙。一些地方的再电离发生较早，哈勃太空望远镜正是由此发现了迄今为止最遥远的星系——位于320亿光年之外，仅仅在大爆炸之后的4.07亿年。但其他地区仍然部分保持中性，直到近10亿年过去后才完全电离。
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