中国天眼FAST联合DESI观测：宇宙恒星“减产”并非燃料耗尽

IT之家 9 月 26 日消息，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）联合观测，对过去 45 亿年的宇宙中性氢演化进行高精度测量。

研究发现，宇宙恒星形成活动显著减弱的同时，中性氢储备并未同步枯竭。相关成果发表于《自然 · 天文》杂志。

恒星形成率下降是星系演化领域的核心问题。一个流行解释是，孕育恒星的冷气体不断被消耗，导致造星活动衰退。如果这一图景成立，恒星形成率下降应伴随冷气体储备的同步骤减。但此次测量给出了不同答案。

中性氢是星系中重要的冷气体储备，通过极其微弱的 21 厘米射电谱线发出信号（该谱线频率约 1420MHz，是中性氢原子的特征辐射）。遥远星系的单个信号常淹没在背景噪声中，过去观测长期受限于“看得深却看不广、看得广又不够深”的瓶颈。

图为宇宙中性氢密度随红移的演化趋势。黑色圆点代表本研究团队测量的数据点。

研究团队将 FAST 的高灵敏度射电观测与 DESI 的大规模光谱巡天深度结合，分析覆盖约三分之一天区的约 250 万个星系。他们利用中性氢谱线叠加技术，将大量微弱信号按星系红移精确对齐后叠加，从噪声中提取出平均信号，以前所未有的统计精度追踪中性氢演化轨迹。

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，而同期中性原子氢密度仅约为今天的 1.4 倍。论文通讯作者、中国科学院上海天文台研究员郭宏表示，如果“燃料耗尽”是主因，两者本应同步骤减，但数据并不支持这一说法。

恒星并非直接由中性氢形成。中性氢需先转变成更致密的分子氢云，分子氢云才是恒星真正的“产房”。论文第一作者、中国科学院国家天文台副研究员张传朋解释，晚期宇宙真正显著变化的，可能是气体从中性氢向分子氢、再到恒星的转化过程。

随着供气减弱、气体密度降低，中性氢向分子氢转变的效率下降。中性氢储备得以相对稳定保留，而真正能直接孕育恒星的分子气体却在慢慢减少。“我们看到的不是宇宙缺气，而是气越来越难被‘加工’成恒星。”郭宏说。

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。论文第一作者为国家天文台张传朋副研究员、上海天文台郭宏研究员、上海交通大学顾一舟助理研究员。

IT之家附论文地址：https://doi.org/10.1038/s41550-026-02965-9。