宇宙再电离是宇宙演化的一个重要阶段。大爆炸约40万年后宇宙步入所谓的“黑暗”时期 。在这黑暗的末期宇宙大尺度结构开始形成，带来了第一代恒星、星系、和大质量黑洞的形成。这些天体重新“点亮”宇宙，也就是宇宙空间对紫外光子变得透明。宇宙再电离发生的峰值在红移z＝8.5左右，结束于z＝6左右。后者的主要证据来自对高红移（红移6左右或者更高）类星体的观测。类星体是宇宙中已知最亮的长期发光的天体。它巨大的能量来自其中心的超大质量黑洞。由于在全波段都有非常高的能量辐射，类星体成为探测遥远宇宙最有力的工具之一。高红移类星体的光谱中包含了关于早期宇宙状态的丰富信息。它们包含的星际介质的信息提供了宇宙再电离结束于z～6的最早和最确凿的证据。

本课题将搜寻宇宙中最遥远的类星体和超大质量黑洞、理解它们与寄主星系的协同演化、研究它们对宇宙再电离的影响、及探索早期黑洞成长的意义等。首先，我们将基于最近发展的方法，并利用大型巡天数据如最新的 DESI 成像巡天数据，搜寻并建立高度完备的高红移类星体大样本。利用该样本，我们将精确计算类星体光度函数，并尝试回答宇宙学中一个重要问题，即类星体能否提供足够电离光子让宇宙在130亿年前再电离。我们将研究样本中类星体的各种物理性质，以理解最早期的类星体是怎样形成和演化的。其中包括中心超大质量黑洞的质量和质量函数。它们的质量函数可以为回答另一个宇宙学中的重要问题提供重要线索，即最早期大质量黑洞是怎样形成的，种子黑洞是什么。我们还将通过毫米波和射电波段的观测来详细研究高红移类星体的寄主星系，包括恒星形成、尘埃性质、动力学性质等，并探索它们与中心黑洞的协同演化。我们将尝试回答天体物理中的一个重要问题，即低红移处黑洞和星系的协同演化是否在宇宙早期已经存在。最后，我们还将通过理论和数据模拟的方法来研究以上性质，包括黑洞的成长历史、黑洞与星系性质之间关系的宇宙学演化、核活动的触发率、黑洞的自旋演化、寄主暗物质晕特性等。