FAST联合观测揭示恒星产量下滑新谜团

为何宇宙中新生恒星的数量日益减少？一种主流观点认为，孕育恒星的"燃料"——低温气体持续被消耗，致使造星进程逐步衰减。不过，"中国天眼"（FAST）与国际暗能量光谱仪（DESI）的最新联合观测结果，却得出了出人意料的结论：尽管过去45亿年间宇宙恒星诞生活动大幅减弱，但作为关键冷气体储备的中性氢并未同步出现匮乏，宇宙"燃料库"仍有盈余，症结或许藏在"加工"环节。该研究成果于9月1日在《自然·天文》期刊在线刊发。

中性氢是将星系大尺度气体循环与内部恒星诞生相连的关键桥梁，它借助极其微弱的21厘米射电谱线释放信号。然而对遥远星系来说，单个信号常常隐没于背景噪声之中，犹如喧闹广场中难以听清某人低语，因而宇宙中性氢总量的演化历程始终缺乏确凿证据。

本次研究中，由中国科学院国家天文台、中国科学院上海天文台、上海交通大学等机构组成的跨国协作团队，将FAST的高灵敏度射电观测与DESI的大规模光谱巡天有机融合，系统分析了覆盖约三分之一天区的约250万个星系，以前所未有的统计精度描绘了宇宙中性氢的演化脉络。

"我们借助中性氢谱线叠加手段，把大批单个无法直接探测的微弱信号，依照星系距离精准对齐后加以叠加，好比让数百万个微弱的声音齐声喊出同一句话，最终从噪声中剥离出平均信号。"论文第一作者、中国科学院国家天文台副研究员张传朋阐述道。

测量数据揭示：45亿年前宇宙的恒星诞生率大约为今天的2.5倍，而同时期的中性原子氢密度仅约为今天的1.4倍。换言之，在恒星形成活动"骤降"之际，宇宙中的中性氢储备并未同步枯竭。"若'燃料耗尽'是主导因素，二者理应同步下滑，但数据并不支持这一推断。"论文通讯作者、中国科学院上海天文台研究员郭宏指出。

那么症结究竟何在？张传朋解释道，恒星并非直接由中性氢凝聚而成。中性氢需要先转化为更为致密的分子氢云，分子氢云才是恒星名副其实的"诞生地"。晚期宇宙真正出现显著变化的，或许是气体由中性氢向分子氢、再向恒星转化的进程。随着供气减弱、气体密度下降，中性氢向分子氢转化的效率相应走低。于是，中性氢储备得以相对稳定地留存下来，而真正能够直接孕育恒星的分子气体却在悄然递减。

"我们观测到的并非宇宙气体匮乏，而是气体越来越难以被'加工'成恒星。"郭宏强调，这一发现将探讨焦点从'气体是否枯竭'推进到'为何有气却难以利用'，为揭示宇宙恒星形成衰退提供了全新的关键线索。（记者陆成宽）