在探索宇宙奥秘的征程中，中国天文学家携手国际科研力量取得了重大突破。一支由中国天文学家领衔的国际团队，借助“中国天眼”（500米口径球面射电望远镜，FAST）与“国际暗眼”——国际暗能量光谱仪（DESI），对宇宙中性原子氢（中性氢）自45亿年以来的演化进行了高精度测量，成功绘制出一幅全新的宇宙演化图景。
恒星形成活动为何逐渐衰减直至近乎停止，这一直是星系形成与演化领域备受关注的核心问题。长期以来，一种较为流行的观点认为，随着宇宙不断演化，孕育恒星的冷气体持续被消耗，最终致使造星活动走向衰退。若此观点成立，恒星形成率的下降理应伴随着冷气体储备的同步减少。
中性氢作为星系中关键的冷气体储备，是连接星系大尺度气体循环与内部恒星形成的重要纽带。然而，探测中性氢并非易事，它主要通过极其微弱的21厘米射电谱线被察觉。对于遥远星系而言，单个信号常常被淹没在背景噪声之中。过去，相关观测受限于“看得深却看不广、看得广又不够深”的困境，导致中低红移宇宙的中性氢总量随时间的变化情况，始终缺乏可靠的直接观测证据。
此次研究中，科研团队将“中国天眼”的高灵敏度射电观测优势与国际暗能量光谱仪的大规模光谱巡天能力深度融合，对覆盖约三分之一天区的约250万个星系展开分析。他们运用中性氢谱线叠加技术，把大量单个无法直接探测的微弱信号，按照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。这一创新方法使得研究团队能够在前所未有的统计精度与大样本尺度上，精确追踪宇宙中性氢的演化轨迹。
精准测量结果显示，45亿年前的宇宙恒星形成率约为当今的2.5倍，而同一时期的中性原子氢密度仅约为现在的1.4倍。这表明，在恒星形成活动大幅减少的同时，宇宙中的中性氢储备并未同步枯竭。这种演化速率上的显著差异，直接否定了“中性氢快速耗尽导致恒星形成衰退”这一简单物理图景。
该成果将宇宙中性氢领域的研究焦点，从“气体是否耗尽”成功转向“为何中性氢储备充足，恒星形成却愈发艰难”。恒星主要诞生于更加致密的分子气体云中，而中性原子氢处于大尺度气体供应与分子气体形成之间的关键中间环节。研究提示，晚期宇宙真正发生显著变化的，或许是气体从中性原子氢向分子氢、再到恒星的转化过程。随着宇宙网供气减弱、气体密度降低，中性氢向分子氢转化的效率下降，这使得中性氢储备得以保持相对稳定，而真正能直接孕育恒星的分子气体却在逐渐减少。
这项研究的意义远不止于测量宇宙中氢的数量，更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，为人类深入理解宇宙晚期气体循环、恒星形成衰退及星系演化确立了新的重要观测基准。
