由中国科学院国家天文台、上海天文台、上海交通大学等机构组成的国际合作团队，借助“中国天眼”（FAST）与国际暗能量光谱仪（DESI）的联合观测，对过去45亿年间宇宙中性氢的演化进行了高精度测量。
研究发现，尽管宇宙中恒星形成的活动明显减弱，但中性氢的储备并未同步减少。这一成果已在《自然·天文》期刊上发表。
恒星形成率的下降是星系演化研究中的关键议题。一种常见观点认为，用于孕育恒星的冷气体不断被消耗，从而导致了造星活动的衰退。如果这一假设成立，恒星形成率的下降应伴随着冷气体储备的同步减少。然而，此次测量结果却呈现了不同情况。
中性氢作为星系中重要的冷气体储备，通过微弱的21厘米射电谱线（频率约1420MHz，是中性氢原子的特征辐射）发出信号。遥远星系的单个信号往往被背景噪声掩盖，以往观测长期受限于“深测但范围窄、广测但深度不足”的困境。
研究团队将FAST的高灵敏度射电观测与DESI的大规模光谱巡天深度结合，分析了覆盖约三分之一天区的约250万个星系。通过中性氢谱线叠加技术，他们将大量微弱信号按星系红移精确对齐后叠加，从噪声中提取出平均信号，从而以更高的统计精度追踪了中性氢的演化趋势。
测量结果显示：45亿年前，宇宙的恒星形成率约为今天的2.5倍，而同期中性原子氢密度仅约为今天的1.4倍。论文通讯作者、中国科学院上海天文台研究员郭宏指出，如果“燃料耗尽”是主因，两者应同步减少，但数据并未支持这一观点。
恒星并非直接由中性氢形成。中性氢需要先转化为更致密的分子氢云，分子氢云才是恒星真正的“产房”。论文第一作者、中国科学院国家天文台副研究员张传朋解释，晚期宇宙真正显著变化的，可能是气体从中性氢向分子氢、再到恒星转化的过程。
随着供气减弱和气体密度降低，中性氢向分子氢转化的效率下降。中性氢储备因此得以相对稳定地保留，而真正能直接孕育恒星的分子气体却在逐渐减少。“我们看到的不是宇宙缺气，而是气体越来越难被‘加工’成恒星。”郭宏说。
该研究由中国科学院国家天文台姜鹏研究员团队、上海天文台郭宏研究员团队、上海交通大学杨小虎教授和景益鹏院士团队，以及DESI国际团队共同完成。论文第一作者包括国家天文台张传朋副研究员、上海天文台郭宏研究员、上海交通大学顾一舟助理研究员。
论文地址：https://doi.org/10.1038/s41550-026-02965-9。
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