近日，浙江大学物理学院岑人岳教授团队联合美国密歇根大学、约翰斯·霍普金斯大学等机构，利用哈勃空间望远镜观测发现：在致密星暴星系中，电离辐射的逃逸可能主要发生于剧烈恒星形成的早期；随着超新星驱动的星系风逐渐发展，星系风所携带的中性气体和尘埃反而可能阻碍电离辐射逃离星系。这项出人意料的发现，为理解早期宇宙再电离过程中的辐射逃逸机制提供了新的观测证据。相关成果于2026年10月15日在线发表于《自然·天文学》（Nature Astronomy）。

宇宙大爆炸后，广袤的星系际空间曾充满中性氢，仿佛笼罩着一层阻挡高能紫外辐射传播的“宇宙迷雾”。随着早期星系不断产生高能电离光子，星系际空间中的中性氢逐渐被电离为质子和电子，宇宙由此经历了一次重要的状态转变——从以中性氢为主转向高度电离状态，这一过程被称为“宇宙再电离”。然而，究竟哪些天体提供了足够的电离辐射，以及这些光子如何穿过星系内部的气体和尘埃进入星系际空间，仍是天体物理学的重要问题。

由于早期宇宙中大量存在的中性氢会吸收莱曼连续谱辐射，天文学家难以直接测量再电离时期星系的电离光子逃逸率。因此，研究具有相似物理性质的近邻星系，成为探索这一过程的重要途径。

一种长期受到关注的解释认为，大质量恒星结束生命时发生的超新星爆发会驱动强烈的星系风，清除星系中的部分气体，为电离光子开辟逃逸通道。但近年来的观测发现，一些电离辐射逃逸率较高的星系，其辐射仍主要来自非常年轻的恒星。这提示，超新星爆发之前的恒星辐射和恒星风，也可能在电离光子逃逸过程中发挥关键作用。原本被认为能够为电离光子“开路”的星系风，是否也可能成为阻碍其逃逸的因素？

为研究这一问题，国际合作团队从近邻宇宙选取了6个恒星质量、金属丰度和恒星形成率等性质相近的致密星暴星系，利用哈勃空间望远镜宇宙起源光谱仪获得高质量紫外光谱。这些星系在部分物理性质上与早期宇宙中可能参与再电离的星系相似，为研究难以直接观测的早期辐射逃逸过程提供了重要参照。有趣的是，尽管这6个星系的基本性质十分相近，其电离辐射逃逸率却存在显著差异，从约20%到接近零不等。究竟是什么造成了如此大的差别？ 

图1  致密星暴星系中恒星辐射与星系风相互作用示意图。超新星驱动的星系风携带气体向外运动，可能阻碍电离辐射逃离星系。绘图：王思懿（CC BY-ND 4.0）。

研究人员通过中性氢莱曼β（Lyβ）及其他离子的吸收谱线，分析不同温度气体的运动情况，并结合恒星族群年龄与莱曼连续谱（Lyman continuum，LyC）逃逸率进行比较。结果发现，在所研究的样本中，星系风速度越高、所携带的中性气体越多，电离光子的逃逸率往往越低。相比之下，在星暴活动的早期阶段（约300万年以内），强烈辐射与大质量恒星的恒星风已经能够促进电离光子逃逸，而高速、大尺度的星系风尚未充分形成。

这一发现揭示了恒星反馈过程可能具有的双重作用：在恒星形成爆发的早期，年轻大质量恒星产生的强烈辐射与恒星风可能为电离光子创造有利的逃逸条件；随着超新星陆续爆发，逐渐增强的星系风却可能使电离光子更难逃离星系。

研究团队据此提出：在星暴活动最初约1000万年的演化过程中，随着超新星逐渐爆发，星系风不断加速并卷入更多中性气体和尘埃，可能使原本有利于电离光子传播的低密度通道受到遮挡，导致逃逸率下降。需要指出的是，这一演化图景主要来自对不同演化阶段近邻星系的比较，仍有待更大样本的观测进一步检验。

“在许多用于解释电离辐射如何逃离星系的宇宙学流体动力学模拟中，超新星发挥着核心作用。我们的研究结果表明，有必要进一步考察第一批超新星爆发之前，年轻恒星产生的辐射和恒星风如何改变周围的气体环境。”论文共同通讯作者岑人岳教授表示。这一发现也为改进早期星系反馈过程及宇宙再电离的数值模拟提供了新的约束。

论文与作者信息

论文第一作者为Cody Carr博士（研究期间在浙江大学从事博士后研究，现为美国密歇根大学博士后研究员）；Cody Carr博士、浙江大学宇宙学和计算天体物理学中心主任岑人岳教授和美国约翰斯·霍普金斯大学天体物理科学中心主任Stephan McCandliss为论文共同通讯作者。该研究汇集了全球十余家科研机构的近30名研究人员，密歇根大学天文学教授Sally Oey也参与了该项研究。  

浙江大学为论文第一署名单位；在论文署名机构列表中，浙江大学物理高等研究院“宇宙学和计算天体物理中心”、物理学院天文研究所分别列为第1和第2单位。研究得到国家自然科学基金（项目编号W2433001，外国青年学者研究基金项目）、浙江大学科研启动经费、浙江省顶尖人才计划项目经费及国际合作机构科研经费等支持；部分数据分析依托浙江大学“SilkRiver”超算平台完成。

论文题目：Lyman Continuum Escape During the Onset of Galactic Winds in Compact Starbursts

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41550-026-02999-z