人民網北京9月3日電 （記者趙竹青）近日，中國科學院國家天文台、上海天文台、上海交通大學等組成的國際合作團隊，利用中國天眼（FAST）與國際暗能量光譜儀（DESI），對距今45億年以來的宇宙中性氫演化進行了高精度測量，為解釋宇宙為何逐漸停止恆星形成提供了全新的關鍵線索。相關成果近日發表在國際學術期刊《自然·天文》。

為什麼宇宙越來越難以形成新的恆星？這是星系形成與演化領域長期關注的核心問題。一個直觀而流行的解釋是：隨著宇宙演化，孕育恆星的冷氣體（比如中性氫）不斷被消耗，最終導致造星活動衰退。如果這一圖景成立，那麼恆星形成率的下降，必然應當伴隨著冷氣體儲備的同步驟減。

過去的觀測長期受限於“看得深卻看不廣、看得廣又不夠深”的瓶頸，導致中低紅移宇宙的中性氫總量如何隨時間演變，始終缺少可靠的直接觀測証據。

此次研究將FAST的高靈敏度射電觀測與DESI的大規模光譜巡天深度融合，分析了覆蓋約三分之一天區的約250萬個星系，在前所未有的統計精度與大樣本尺度上，精確追蹤了宇宙中性氫的演化軌跡。

精准的測量結果顯示：45億年前的宇宙恆星形成率約為今天的2.5倍，而同期的中性原子氫密度僅約為今天的1.4倍。

也就是說，在恆星形成活動大幅暴跌的同時，宇宙中的中性氫儲備並未同步枯竭。這種演化速率上的強烈反差，直接排除了“中性氫快速耗盡導致恆星形成衰退”這一簡單的物理圖景。

研究提示，晚期宇宙真正發生顯著變化的，可能是氣體從中性原子氫向分子氫、再到恆星的轉化過程。隨著宇宙網供氣減弱、氣體密度降低，中性氫向分子氫轉化的效率隨之下降，這使得中性氫儲備得以保持相對穩定，而真正能直接孕育恆星的分子氣體卻在逐漸減少。

該研究由中國科學院國家天文台姜鵬研究員團隊、上海天文台郭宏研究員團隊，以及上海交通大學楊小虎教授、景益鵬院士團隊，聯合DESI國際團隊共同完成。