近日，中国科学院国家天文台、上海天文台、上海交通大学等组成的国际合作团队，利用中国天眼（FAST）与国际暗能量光谱仪（DESI），对距今45亿年以来的宇宙中性氢演化进行了高精度测量，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。相关成果近日发表在国际学术期刊《自然·天文》。

为什么宇宙越来越难以形成新的恒星？这是星系形成与演化领域长期关注的核心问题。一个直观而流行的解释是：随着宇宙演化，孕育恒星的冷气体（比如中性氢）不断被消耗，最终导致造星活动衰退。如果这一图景成立，那么恒星形成率的下降，必然应当伴随着冷气体储备的同步骤减。

过去的观测长期受限于“看得深却看不广、看得广又不够深”的瓶颈，导致中低红移宇宙的中性氢总量如何随时间演变，始终缺少可靠的直接观测证据。

此次研究将FAST的高灵敏度射电观测与DESI的大规模光谱巡天深度融合，分析了覆盖约三分之一天区的约250万个星系，在前所未有的统计精度与大样本尺度上，精确追踪了宇宙中性氢的演化轨迹。

精准的测量结果显示：45亿年前的宇宙恒星形成率约为今天的2.5倍，而同期的中性原子氢密度仅约为今天的1.4倍。

也就是说，在恒星形成活动大幅暴跌的同时，宇宙中的中性氢储备并未同步枯竭。这种演化速率上的强烈反差，直接排除了“中性氢快速耗尽导致恒星形成衰退”这一简单的物理图景。

研究提示，晚期宇宙真正发生显著变化的，可能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随之下降，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。

该研究由中国科学院国家天文台姜鹏研究员团队、上海天文台郭宏研究员团队，以及上海交通大学杨小虎教授、景益鹏院士团队，联合DESI国际团队共同完成。