JWST之后的再电离：光子预算危机？

新的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）观测揭示了第一批星系是电离光子的高产者，我们认为这导致了再电离不同探针之间的紧张关系。在过去二十年中，一个共识已经形成：在合理的数密度、电离效率$\xi_{\rm ion}$（每单位紫外光度）和逃逸分数$f_{\rm esc}$下，恒星形成星系能够产生足够的光子来驱动再电离。然而，一些新的JWST观测推断出再电离期间$\xi_{\rm ion}$值较高，并且早期（$z\gtrsim 9$）星系的丰度增加，极大地提高了高$z$处产生的电离光子数量。同时，最近的低$z$研究预测了再电离时代暗弱星系具有显著的逃逸分数。综合来看，我们表明直接观测到的星系（$M_{\rm UV} < -15$）不仅能够驱动再电离，而且会过早地结束它。也就是说，我们目前的星系观测，从表面价值来看，意味着电离光子过剩，从而使得再电离过程与宇宙微波背景（CMB）和莱曼-α森林相矛盾。考虑到$M_{\rm UV}\approx -11$以下的星系（低于当前观测极限），只会加剧这种矛盾。我们讨论了解决这一光子预算危机的可能途径，包括理论或观测中的系统误差。