图 高红移天体图像分解及活动星系核对宇宙再电离的贡献。（a）图像分解的一个例子；（b) 高红移活动星系核光度函数；（c）活动星系核在再电离中的贡献占比最大为32%
在国家自然科学基金项目（批准号：12225301）的资助下，北京大学江林华教授团队在确定宇宙再电离能量来源问题上取得进展。研究成果以“排除活动星系核作为宇宙再电离主要能源（AGNs ruled out as the dominant source of cosmic reionization）”为题，于2025年10月7日在线发表在《自然・天文》（Nature Astronomy）期刊上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41550-025-02676-7。
宇宙再电离发生在宇宙年龄小于约10亿年的时候（即128亿年前），它标志着宇宙“黑暗时代”向“星系演化时代”的转折。再电离由最早的恒星、星系和超大质量黑洞等天体引发，它们释放的紫外光子将星系际介质中的氢原子电离。其核心问题之一是电离光子的来源，主要候选者为由超大质量黑洞驱动的活动星系核和富含大质量恒星的星系。长期以来，活动星系核与星系在再电离中的相对贡献不明确。之前的观测表明高红移活动星系核的数量较少，它们的贡献可能较低。但最近的韦布空间望远镜发现了大量高红移活动星系核候选体，数量远超之前的预期，使其可能在宇宙再电离中扮演重要角色。
研究团队开发了新的方法来为活动星系核的贡献提供绝对上限。团队利用韦布空间望远镜多波段图像数据，结合测光红移和颜色选源方法，选取红移在7.15~7.75之间（宇宙再电离峰值时期）的天体。随后对所有选出的高红移天体进行图像分解，计算其点源状成分的占比（图a），并假设所有点源成分均来自活动星系核。基于所得到的活动星系核候选体样本，建立了暗弱活动星系核的光度函数（图b）。该方法既独立于活动星系核候选体的认证，又能够到达前所未有的探测深度，所有可能存在的暗弱活动星系核均被考虑在内。通过计算活动星系核产生的电离光子总数，并与红移范围内再电离平衡所需要的电离光子数进行比较，发现在最保守的假设下，活动星系核的贡献不会超过32%（图c）。
这一成果证实了高红移星系是宇宙再电离过程中电离光子的主要贡献者，解决了宇宙再电离的能量来源问题，并为宇宙再电离的理论模型提供了有力的观测约束。