Вселенная сохраняет значительные запасы водорода, однако её способность превращать это вещество в новые звёзды заметно снижается. За последние 4,5 млрд лет темпы звездообразования сократились менее чем наполовину от прежнего уровня. При этом количество одного из главных компонентов, необходимых для рождения звёзд, уменьшилось значительно слабее.
К такому выводу пришла международная группа учёных под руководством исследователей Китайской академии наук совместно с участниками проекта DESI (спектроскопический прибор для изучения тёмной энергии). Для анализа эволюции нейтрального атомарного водорода специалисты использовали китайский радиотелескоп FAST — крупнейший в мире однозеркальный радиотелескоп с заполненной апертурой. Результаты исследования опубликованы 1 сентября в журнале Nature Astronomy, сообщает SciTechDaily.
Учёные установили, что темпы образования звёзд падали гораздо быстрее, чем менялось количество нейтрального атомарного водорода, обозначаемого как HI. Этот газ служит крупным резервуаром холодного вещества внутри галактик и участвует в перемещении газа от космических масштабов к областям, где формируются звёзды.
Ранее одним из возможных объяснений снижения звездообразования считалось постепенное истощение запасов холодного газа. Однако если бы именно этот процесс был главным, количество HI должно было бы уменьшаться примерно такими же темпами. Наблюдения этого не подтверждают: около 4,5 млрд лет назад Вселенная формировала звёзды примерно в 2,5 раза активнее, чем сейчас, тогда как плотность нейтрального водорода была выше нынешней лишь примерно в 1,4 раза.
Для получения данных исследователи объединили высокую чувствительность FAST с масштабным набором оптических спектроскопических наблюдений DESI. Они изучили около 2,5 млн галактик, расположенных почти на трети небесной сферы, и применили метод спектрального сложения сигналов HI. Слабые радиосигналы отдельных галактик выровняли с учётом их красного смещения, после чего объединили, чтобы выделить средний сигнал на фоне шума.
По мнению учёных, ключевая проблема может заключаться не в исчезновении нейтрального водорода, а в снижении эффективности его превращения в молекулярный газ. Именно в плотных молекулярных облаках обычно рождаются звёзды. Ослабление притока вещества из космической сети и уменьшение плотности газа способны нарушать этот этап, поэтому Вселенная может сохранять значительные запасы HI, одновременно производя всё меньше новых звёзд.