宇宙中新恒星的诞生为何愈发艰难？这一困扰天文学界多年的谜题，近期因一项国际联合研究取得突破性进展而有了新的解答方向。由中国科学院国家天文台、上海天文台及上海交通大学等机构组成的科研团队，通过整合中国天眼（FAST）与暗能量光谱仪（DESI）的观测数据，首次揭示了宇宙中性氢演化与恒星形成率之间的非同步关系，为理解星系演化提供了全新视角。
恒星形成活动的衰退是星系演化领域的核心问题。传统理论认为，随着宇宙年龄增长，作为恒星"原材料"的冷气体逐渐耗尽，直接导致造星效率下降。然而，中性原子氢作为星系中最重要的冷气体储备，其演化规律此前因观测技术限制始终未被精确测定。这项发表在《自然·天文》的研究通过创新观测方法，首次证实了恒星形成率与中性氢储备之间存在显著差异。
研究团队创造性地将FAST的高灵敏度射电观测与DESI的大规模光谱巡天相结合，对覆盖三分之一天区的250万个星系进行了系统分析。通过从海量背景噪声中提取微弱的21厘米射电信号，科研人员成功绘制出宇宙中性氢密度随时间演化的精确图谱。数据显示，45亿年前宇宙的恒星形成率是现在的2.5倍，但同期中性氢密度仅下降至当前的1.4倍，这种演化速率的不匹配彻底颠覆了传统认知。
进一步分析表明，恒星形成的关键限制因素可能并非气体总量，而是气体转化效率。中性氢作为连接星际物质循环与恒星形成的中间环节，其向分子氢的转化过程需要特定密度条件。随着宇宙网供气减弱，星系间物质流动速率降低，导致气体密度不足以高效形成分子云。这种转化效率的下降使得中性氢得以保持相对稳定，而真正能孕育恒星的分子气体却在持续减少。
这项突破性发现将研究焦点从"气体是否耗尽"转向"气体转化机制如何改变"。科研人员指出，理解中性氢向分子氢的转化过程，对于揭示星系演化规律至关重要。FAST与DESI的联合观测模式，为研究宇宙晚期气体循环提供了全新范式，其建立的观测基准将深刻影响后续相关领域的研究方向。
