今天在星系之間發現稀疏分佈的熱氣體，即星際介質(IGM)，是電離的。早期宇宙開始是極熱的，但後來它迅速膨脹和冷卻，使其主要成分氫結合形成中性原子。這些中性原子是什麼時候以及如何再電離，而組成我們今天看到的星際介質？天文學家認為，在以這一活動命名的宇宙時代，即“再電離時代”，一旦恆星開始形成和發光，大質量年輕恆星發出的紫外線就完成了這項工作。
星際介質再電離的關鍵步驟之一是紫外線輻射從星系逃逸到星際介質，但這一點還沒有被很好地理解。天文學家只知道它必須是有效的，因為只有當逃逸的部分足夠高時，星光才能完成這項工作。然而，恆星形成的星系富含緻密分子氣體和塵埃，這些塵埃也吸收了大量的紫外線輻射。這表明，需要一些其他重要的電離輻射源，推測包括可能存在的奇異物體，如類星體，X射線雙星，甚至可能是衰變/湮滅的粒子。
然而，到目前為止，幾乎沒有證據表明其中任何一個足夠豐富或有能力完成這項工作。哈佛史密森天體物理學中心天文學家Rohan Naidu，Sandro Tacchella，Charlotte Mason，Sownak Bose和Charlie Conroy領導了一項研究，以更好地估計這一謎題中最不確定的參數（也是最難直接測量的參數）：電離光子的逃逸分數。研究比較了其他兩個關鍵過程的測量結果和模型，這兩個過程是星系中的恆星形成率和產生的紫外線光子數量。
研究應用這些來限制逃逸分數必須是什麼，以便使建模保持一致。測量沒有爭議，但模型不同，科學家們從兩種類型中選擇：一種是在再電離時期逃逸分數是恆定的，另一種是取決於恆星形成率。天文學家們得出了幾個重要結論：逃逸分數（至少對於明亮的星系而言）需要在早期宇宙中達到20%左右，大約是之前獲得的兩倍。這可能是因為恆星形成的集中區域可能會吹走紫外線逃逸的通道。
使用宇宙學模擬，研究還發現，年輕宇宙在短短3億年內從90%的中性氣體變成只有10%的中性氣體。尤其重要的是，大多數再電離是由少數質量最大、亮度最高的星系完成，研究人員這些少數星系為“寡頭”。以前的研究表明，有大量的暗星系可以做到這一點，但新結果並不同意，得出的結論是：這樣的群體應該已經被探測到了，其研究成果發表在《天體物理學》期刊上。
博科園｜研究/來自：哈佛史密森天體物理學中心
參考期刊《天體物理學》
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