在宇宙演化研究中，恒星形成率随时间下降的现象一直是天文学界关注的重点。传统理论认为，恒星诞生于致密的分子气体云，而随着宇宙年龄增长，这类冷气体逐渐消耗，导致造星活动衰退。然而，这一经典模型近期遭遇挑战——一项基于中国天眼FAST与DESI光谱巡天数据的研究发现，近45亿年来宇宙恒星形成率显著降低，但作为重要冷气体储备的中性原子氢（中性氢）密度仅缓慢下降，二者演化速率存在显著差异。
中性氢是星系气体循环的关键环节，既是宇宙大尺度气体供应转化为分子气体的中间阶段，也直接参与恒星形成过程。但由于其21厘米射电谱线信号极其微弱，传统观测技术难以同时兼顾探测深度与广度，导致中低红移宇宙中性氢总量的长期演化规律长期缺乏直接证据。此次研究团队创新性地结合FAST的高灵敏度射电观测能力与DESI的大规模光谱巡天数据，分析了覆盖约三分之一天区的250万个星系样本。
通过中性氢谱线叠加技术，研究团队将大量无法单独探测的微弱信号按星系红移精确对齐后叠加，成功从背景噪声中提取出平均信号。高精度测量显示，45亿年前宇宙恒星形成率约为当前的2.5倍，而同期中性氢密度仅约为当前的1.4倍。这一数据表明，恒星形成活动的剧烈衰退并未伴随中性氢储备的同步枯竭，直接推翻了"中性氢快速耗尽导致造星衰退"的传统认知。
进一步分析指出，宇宙晚期造星活动减弱的核心原因可能在于气体转化效率的变化。随着宇宙网供气能力减弱和气体密度降低，中性氢向分子氢的转化过程受阻，导致可直接孕育恒星的分子气体减少，而中性氢储备因转化受阻得以保持相对稳定。研究团队负责人表示："这就像水库的入水口变窄但出水口堵塞，虽然总水量变化不大，但可用于灌溉的水却越来越少。"
该研究首次在统计精度与大样本尺度上精确还原了宇宙中性氢的演化轨迹，为理解星系气体循环与恒星形成机制提供了全新视角。相关成果已发表于国际权威期刊《自然·天文》，其创新性的观测方法与颠覆性结论，或将推动宇宙学研究从"关注气体总量"转向"探究气体转化效率"的新阶段。
