宇宙为何逐渐“熄灭”造星引擎？这一困扰天文学界多年的谜题，近期因一项国际合作研究取得突破性进展。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气体储备与恒星形成率之间的非同步演化关系，为理解星系演化提供了全新视角。
作为恒星诞生的“原材料仓库”，中性氢气体在星系演化中扮演着关键角色。传统理论认为，随着宇宙年龄增长，星系中的冷气体逐渐被消耗，导致恒星形成活动逐渐衰退。然而，新研究通过分析覆盖三分之一天区的250万个星系数据发现，过去45亿年间，宇宙恒星形成率下降至当前水平的40%，但中性氢密度仅减少约29%。这种演化速率的不匹配，直接否定了“气体枯竭导致造星衰退”的简单模型。
研究团队采用创新的中性氢谱线叠加技术，将FAST探测到的微弱射电信号按星系红移精确对齐叠加，成功从噪声中提取出平均信号强度。这种技术突破使得科学家首次能够在大样本尺度上精确追踪中性氢的演化轨迹。数据显示，尽管恒星形成活动显著减弱，但宇宙中可供利用的中性氢储备依然充足，其总量变化幅度远小于恒星形成率的波动。
这一反常现象促使科学家重新审视恒星形成的物理机制。研究指出，中性氢需先转化为分子氢才能形成恒星，而这一转化过程对环境密度极为敏感。随着宇宙大尺度结构演化，星系际介质供气效率降低，导致气体密度下降，进而阻碍了中性氢向分子氢的转化。尽管中性氢总量保持稳定，但能够直接孕育恒星的分子气体却在持续减少，最终造成观测到的造星活动衰退。
该成果不仅修正了关于星系气体演化的传统认知，更为理解宇宙晚期星系演化确立了新的观测基准。FAST与DESI的协同观测模式，展示了多波段天文设备联合研究的强大潜力，为未来探索宇宙大尺度结构演化、暗物质分布等重大科学问题提供了方法论示范。这项发表于《自然·天文》的研究，标志着人类对星系生命周期的理解迈入更精细的量化阶段。
