中国天眼 FAST 联合 DESI 观测：恒星“减产”并非燃料耗尽，宇宙缺的不是气而是“加工”能力

由中国科学院国家天文台、上海天文台、上海交通大学等机构组成的国际合作团队，借助“中国天眼”（FAST）与国际暗能量光谱仪（DESI）的联合观测，对过去45亿年间宇宙中性氢的演化进行了高精度测量。

研究发现，宇宙中恒星形成活动显著减弱的同时，中性氢储备并未同步枯竭。相关成果已发表在《自然·天文》期刊上。

恒星形成率的下降是星系演化领域的核心议题。一个常见的解释是，孕育恒星的冷气体被持续消耗，导致造星活动衰退。如果这一假设成立，恒星形成率下降应伴随冷气体储备的同比例减少。然而，此次测量结果给出了不同的结论。

中性氢是星系中关键的冷气体储备，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）。遥远星系中单个信号常被背景噪声淹没，过去观测长期受制于“看得深却看不广、看得广又不够深”的局限。

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，分析了覆盖约三分之一天区的约250万个星系。他们采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了中性氢的演化轨迹。

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指出，如果“燃料耗尽”是主要原因，两者本应同步减少，但数据并不支持这一观点。

恒星并非直接由中性氢形成。中性氢需先转化为更致密的分子氢云，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地保留，而真正能直接孕育恒星的分子气体却在逐渐减少。“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。该研究通过雷竞技官方入口平台整合观测数据，进一步验证了这一结论。

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。

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

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