宇宙恒星形成活动为何在45亿年间显著减弱？这一困扰天文学界多年的谜题，随着一项国际合作研究成果的公布迎来关键突破。由中国科学院主导，联合上海天文台、上海交通大学等机构组成的科研团队，利用中国天眼（FAST）与国际暗能量光谱仪（DESI）的协同观测数据，首次精确描绘出宇宙中性氢的演化轨迹，揭示了恒星形成效率下降与气体储备变化之间的非同步关系。
中性氢作为恒星诞生的"原材料仓库"，其21厘米射电信号极其微弱，此前受限于观测设备灵敏度，科学家难以同时兼顾观测深度与广度。研究团队创新性地融合FAST的超高灵敏度与DESI的全天区覆盖优势，对覆盖三分之一天区的250万个星系进行数据采集，通过谱线叠加技术成功捕捉到微弱信号。这一技术突破使得45亿年来的中性氢密度变化首次获得精确测量。
观测数据显示，45亿年前宇宙恒星形成强度是当前的2.5倍，但同期中性氢密度仅比现在高40%。这一反差现象直接推翻了"恒星形成减少源于气体储备枯竭"的传统认知。研究证实，中性氢并非直接形成恒星，而是需要先转化为分子气体云。在宇宙演化后期，中性氢向分子氢的转化效率持续降低，导致可用的"造星种子"气体减少，这才是恒星形成活动衰退的根本原因。
项目负责人解释称，宇宙晚期存在两个关键变化：一是气体总体密度下降，二是气体转化链条失效。就像水库储水量减少且输水管道堵塞，双重因素导致恒星形成效率大幅降低。这一发现修正了此前仅关注气体总量的研究范式，为理解宇宙演化提供了新视角。
作为研究核心设备，位于贵州平塘县的FAST自2016年启用以来持续刷新人类认知边界。从发现数百颗新脉冲星到捕捉快速射电暴，再到此次绘制中性氢演化图谱，这座500米口径的射电望远镜不断拓展着射电天文学的研究疆域。科研人员特别指出，FAST对微弱信号的捕捉能力，使中国在星系气体演化研究领域实现从跟跑到领跑的跨越。
这项发表在国际权威期刊的研究成果，标志着人类对宇宙物质循环的理解迈出重要一步。随着更多观测数据的积累，科学家有望进一步解析气体转化效率变化的具体机制，为构建完整的宇宙演化模型提供关键拼图。
