近日，中国科学院上海天文台“早期宇宙与高红移星系”科研团队领衔，联合欧洲南方天文台和美国亚利桑那州立大学的研究团队在高红移莱曼连续辐射星系研究方面取得新进展。研究团队利用哈勃空间望远镜（HST）、詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）以及欧洲南方天文台甚大望远镜上的MUSE积分场光谱仪数据，在哈勃超深场中发现并系统研究了一个红移为(z=4.444) 的莱曼连续辐射星系LCEz4-M1，是目前已知红移最高（距离我们最遥远）的莱曼连续辐射星系，对理解早期宇宙及宇宙再电离具有重要意义。相关成果在《天体物理学杂志通讯》（The Astrophysical Journal Letters）上发表【1】。

图1：目前已知红移最高的莱曼连续辐射星系候选体 LCEz4-M1，背景图像来自JWST。

莱曼连续辐射（Lyman Continuum，LyC）是波长短于912埃的高能紫外辐射，能够电离宇宙中的中性氢气体。早期星系能否产生并释放足够多的LyC光子，是理解宇宙再电离过程的核心问题之一。然而，在高红移宇宙中，星系外部的星系际介质会强烈吸收LyC光子，使得天文学家很难直接观测到这些辐射。因此，红移大于4的LyC辐射星系探测极为稀少。

LCEz4-M1 距离宇宙再电离结束仅约4.2亿年，是目前已知红移最高（距离我们最遥远）的莱曼连续辐射星系。它的发现为研究早期星系如何释放电离光子、以及星系在宇宙电离历史中的作用提供了关键观测线索。

LCEz4-M1 位于哈勃超深场，这是目前多波段观测最深、数据最丰富的天区之一。研究团队首先利用VLT/MUSE光谱中的莱曼阿尔法发射线确认该星系的红移为(z=4.444)。随后，团队分别在HST/ACS F435W图像和VLT/MUSE光谱数据中探测到来自该星系方向的LyC信号。由于这两组数据来自不同望远镜和不同观测方式，它们提供了相互独立的证据，显著增强了该候选体的可信度。进一步的分析排除了LyC信号来自前景天体污染或随机噪声的可能。

基于HST和MUSE两种独立测量，并采用保守的星系际介质透过率假设，研究团队估计该星系具有较高的LyC逃逸率。这意味着大量电离光子可能从该星系中逃逸出来，并进入星系际空间。该发现对于理解宇宙黎明及宇宙再电离时期星系如何改变周围宇宙环境具有重要意义。

图2：左图为HST/ACS F435W 图像，中图为VLT/MUSE LyC 图像，右图为JWST/NIRCam F277W 图像。红色虚线圆标出LCEz4-M1 位置。HST 和MUSE 两组独立数据均在该位置探测到LyC 信号，JWST/NIRCam 图像显示其与星系主体位置一致，支持该信号来自红移(z=4.444) 的高红移星系LCEz4-M1。

论文第一作者、中国科学院上海天文台博士毕业生朱帅儒表示：“在红移大于4的宇宙中直接探测莱曼连续辐射非常困难。LCEz4-M1的重要性不仅在于它的红移很高，也在于我们同时获得了HST图像和MUSE光谱两组独立证据，使我们能够从多个观测角度对这一候选体进行交叉验证。”

论文通讯作者、中国科学院上海天文台郑振亚研究员指出：“LCEz4-M1为我们理解早期星系中电离光子如何逃逸提供了一个重要样本。随着未来中国空间站巡天空间望远镜（CSST）上多通道成像仪（MCI）开展的更多紫外和光学深场观测，我们有望发现更多类似的高红移LyC辐射星系，从而进一步揭示星系在宇宙电离历史中的作用。”

该研究延续了上海天文台团队近年来在高红移LyC辐射星系领域的一系列工作【2】。未来，随着JWST更深层次观测数据的释放，以及CSST等空间观测设施的发展，天文学家有望将高红移LyC星系研究从少数个例推进到更大样本的统计研究阶段，为理解早期宇宙中第一代星系的形成及演化、星系电离整体宇宙的宇宙再电离过程，以及星系与星系际介质的共同演化提供新的观测基础。

该工作得到了中国载人空间站项目、上海市东方英才计划领军项目和中国科学院国际合作局项目的支持。

论文链接：

ApJL链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae75e1

Arxiv链接：https://arxiv.org/abs/2603.01487

课题组系列工作汇报：

上海天文台在“宇宙再电离”研究中取得新进展-- 上海天文台

上海天文台团队揭示高红移莱曼连续辐射星系的特性-- 上海天文台

上海天文台科研团队牵头公布哈勃空间望远镜最深窄带巡天数据-- 上海天文台

科学联系人：

朱帅儒，中国科学院上海天文台，shuairuz@shao.ac.cn

郑振亚，中国科学院上海天文台，zhengzy@shao.ac.cn