2026年9月10日
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联合科研团队，借助“中国天眼”（FAST）与国际暗能量光谱仪（DESI），对过去45亿年间宇宙中性氢的演化进行了高精度测量。
研究结果显示，尽管宇宙中恒星形成活动明显减弱，但中性氢的储备并未同步减少。这项成果已在《自然·天文》期刊上发表。
恒星形成率的降低是星系演化研究中的一个关键议题。一种普遍的观点认为，随着孕育恒星的冷气体被持续消耗，造星过程逐渐衰退。如果这一假设成立，恒星形成率的下降应当与冷气体储备的减少同步发生。然而，此次观测提供了不同结论。
中性氢作为星系中关键的冷气体储备，通过频率约1420MHz的21厘米射电谱线发出微弱信号。由于遥远星系中单个信号的强度常常被背景噪声掩盖，过去观测长期面临“看得深却范围窄、看得广但精度低”的困境。
研究团队将FAST的高灵敏度射电观测能力与DESI的大规模光谱巡天数据深度整合，分析了覆盖约三分之一天区的近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，成功从噪声中提取出平均信号，以前所未有的统计精度追踪了中性氢的演化过程。
测量数据表明：45亿年前，宇宙的恒星形成率约为当前水平的2.5倍，而同期中性原子氢的密度仅为今天的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”是主要原因，两者本应同步下降，但数据并未支持这一解释。
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“诞生地”。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说，在晚期宇宙中，真正发生显著变化的，可能是气体从中性氢到分子氢、再到恒星这一转化过程。
随着气体供应减弱和密度降低，中性氢向分子氢转化的效率随之下降。这使得中性氢储备得以相对稳定地保留，而能够直接孕育恒星的分子气体却在逐渐减少。“我们观察到的情况是，宇宙并不缺乏气体，而是气体越来越难以被‘加工’成恒星。”郭宏表示。
这项研究由中国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和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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