近日，中国科学院国家天文台、上海天文台、上海交通大学等组成的国际合作团队，利用 " 中国天眼 "FAST 与国际暗能量光谱仪（DESI），对距今 45 亿年以来的宇宙中性氢演化进行了高精度测量。

研究发现，近 45 亿年来宇宙恒星形成活动显著减弱，但作为星系重要气体储备的中性原子氢仅发生缓慢变化，颠覆了学界对宇宙造星衰退机制的传统认知。

相关成果 9 月 1 日在国际学术期刊《自然 · 天文》发表。

▲ " 中国天眼 " 重绘宇宙演化图景（艺术图）

为什么宇宙越来越难以形成新的恒星？这是星系形成与演化领域长期关注的核心问题。一个直观的解释是：随着宇宙演化，孕育恒星的冷气体不断被消耗，最终导致造星活动衰退。如果这一图景成立，那么恒星形成率的下降，必然应当伴随着冷气体储备的同步骤减。

中性原子氢（中性氢）是星系中最重要的冷气体储备之一，也是连接星系大尺度气体循环与内部恒星形成的关键纽带。然而，中性氢主要通过极其微弱的 21 厘米射电谱线被探测，对于遥远星系而言，单个信号往往淹没在背景噪声中。过去的观测长期受限于 " 看得深却看不广、看得广又不够深 " 的瓶颈，导致中低红移宇宙的中性氢总量如何随时间演变，始终缺少可靠的直接观测证据。

此次研究将 FAST 的高灵敏度射电观测与 DESI 的大规模光谱巡天深度融合，分析了覆盖约三分之一天区的约 250 万个星系。研究人员利用中性氢谱线叠加技术，将大量单个无法直接探测的微弱信号，按星系的红移精确对齐并叠加，成功从噪声中提取出平均中性氢信号，从而在前所未有的统计精度与大样本尺度上，精确追踪了宇宙中性氢的演化轨迹。

精准的测量结果显示：45 亿年前的宇宙恒星形成率约为今天的 2.5 倍，而同期的中性原子氢密度仅约为今天的 1.4 倍。也就是说，在恒星形成活动大幅暴跌的同时，宇宙中的中性氢储备并未同步枯竭。这种演化速率上的强烈反差，直接排除了 " 中性氢快速耗尽导致恒星形成衰退 " 这一物理图景。

这项成果将该领域的探讨焦点，从 " 气体是否耗尽 " 推进到了 " 为何中性氢储备充足，恒星形成却日益艰难 "，为解释宇宙为何逐渐停止恒星形成提供了全新的关键线索。

来源 央视财经、中科院之声

编辑 周欢 /编审 黄聪 /签发 蒲谋