什么是電子天文學理論？

　　在眾多解釋宇宙早期演化的理論中，大爆炸理論是比較能夠被物理學界廣泛接受的科學理論。在大爆炸的最初幾秒鐘時間，溫度遠遠高過100億K。那時，光子的平均能量超過1.022 MeV很多，有足夠的能量來創生電子和正電子對。

　　同時，電子和正電子對也在大規模地相互湮滅對方，并且發射高能量光子。在這短暫的宇宙演化階段，電子，正電子和光子努力地維持著微妙的平衡。但是，因為宇宙正在快速地膨脹中，溫度持續轉涼，在10秒鐘時候，溫度已降到30億K，低于電子-正電子創生過程的溫度底限100億K。因此，光子不再具有足夠的能量來創生電子和正電子對，大規模的電子-正電子創生事件不再發生?？墒?，電子和正電子還是繼續不段地相互湮滅對方，發射高能量光子。由于某些尚未確定的因素，在輕子創生過程（英語：leptogenesis （physics））中，創生的電子多于正電子。否則，假若電子數量與正電子數量相等，現在就沒有電子了！大約每10億個電子中，會有一個電子經歷了湮滅過程而存留下來。不只這樣，由于一種稱為重子不對稱性的狀況，質子的數目也多過反質子。很巧地，電子存留的數目跟質子多過反質子的數目正好相等。因此，宇宙凈電荷量為零，呈電中性［63］。

　　
高能量光子能夠與原子核的庫侖場相互作用，從而創生電子和正電子。這過程稱為電子正電子成對產生。

　　假若溫度高于10億K，任何質子和中子結合而形成的重氫，會立刻被高能量光子光解。在大爆炸后100秒鐘，溫度已經低于10億K，質子和中子結合而成的重氫，不再會被高能量光子光解，存留的質子和中子開始互相參予反應，形成各種氫的同位素和氦的同位素，和微量的鋰和鈹。這過程稱為太初核合成［64］。在大約1000秒鐘時，溫度降到低于4億K。核子與核子之間，不再能靠著高速度隨機碰撞的機制，克服庫侖障壁，互相接近，產生核聚變。因此，太初核合成過程無法進行，太初核合成階段大致結束。任何剩余的中子，會因為半衰期大約為614秒的負貝塔衰變，轉變為質子，同時釋出一個電子和一個反電子中微子。

　　在以后的377，000年期間，電子的能量仍舊太高，無法與原子核結合。在這時期之后，隨著宇宙逐漸地降溫，原子核開始束縛電子，形成中性的原子。這過程稱為復合。在這相當快的復合過程時期之后，大多數的原子都成為中性，光子不再會很容易地與物質相互作用。光子也可以自由地移動于透明的宇宙［65］。

　　大爆炸的一百萬年之后，第一代恒星開始形成［65］。在恒星內部，恒星核合成過程的各種核聚變，會造成正電子的創生（參閱質子-質子鏈反應和碳氮氧循環）。這些正電子立刻會與電子互相湮滅，同時釋放伽馬射線。結果是電子數目穩定地遞減，跟中子數目對應地增加。恒星演化過程會合成各種各樣的放射性同位素。有些同位素隨后會經歷負貝塔衰變，同時發射出一個電子和一個反電子中微子結果是電子數目增加，跟中子數目對應地減少。例如，鈷-60（60Co）同位素會因衰變而形成鎳-60［66］。

　　質量超過20太陽質量的恒星，在它生命的終點，會經歷到引力坍縮，因而變成一個黑洞［67］。按照相對論理論，黑洞所具有的超強引力，足可阻止任何物體逃離，甚至電磁輻射也無法逃離。但是，物理學家認為，量子力學效應可能會允許電子和正電子創生于黑洞的事件視界，因而使得黑洞發射出霍金輻射，。

　　當一對虛粒子，像正電子-電子虛偶，創生于事件視界或其鄰近區域時，這些虛粒子的隨機空間分布，可能會使得其中一個虛粒子，出現于事件視界的外部。這過程稱為量子隧穿效應。黑洞的引力勢會供給能量，使得這虛粒子轉變為真實粒子，輻射逃離黑洞。這輻射程序稱為霍金輻射。在另一方面，這程序的代價是，虛偶的另一位成員得到了負能量。這會使得黑洞凈損失一些質能?；艚疠椛涞陌l射率與黑洞質量成反比；質量越小，發射率越大。這樣，黑洞會越來越快地蒸發。在最后的0.1秒，超大的發射率可以類比于一個大爆炸［68］。

　　
高能量宇宙線入射于地球大氣層，造成了一陣持久的空中射叢。

　　宇宙線是遨游于太空的高能量粒子。物理學者曾經測量到能量高達3.0 × 1020 eV的粒子［69］。當這些粒子進入地球的大氣層，與大氣層的核子發生碰撞時，會創生一射叢的粒子，包括π介子［70］。渺子是一種輕子，是由π介子在高層大氣衰變而產生的。在地球表面觀測到的宇宙線，超過半數是渺子。半衰期為2.2微秒的渺子會因衰變而產生一個電子或正電子。