За последние 4,5 млрд лет темпы образования звёзд во Вселенной заметно снизились, хотя количество нейтрального атомарного водорода — основного сырья для галактик — изменилось незначительно. К такому выводу пришла международная группа под руководством Хун Го из Китайской академии наук. Результаты исследования опубликованы на сайте Universe Today.
Учёные использовали радиотелескоп FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой) и данные проекта DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument, спектроскопический инструмент тёмной энергии). Анализ охватил около 2,5 млн галактик, расположенных почти на трети небесной сферы. Исследователи изучали нейтральный водород по его радиоизлучению на длине волны 21 сантиметр.
4,5 млрд лет назад скорость звездообразования была примерно в 2,5 раза выше современной, а плотность нейтрального атомарного водорода превышала нынешнюю примерно в 1,4 раза. Однако такой разницы недостаточно, чтобы объяснить последующее падение темпов рождения звёзд. «Мы обнаружили, что в течение последних 4,5 миллиарда лет звездообразование продолжало существенно снижаться, тогда как космический резервуар нейтрального атомарного водорода изменился на удивление мало», — сказал Хун Го.
Пик звездообразования пришёлся на гораздо более ранний период — примерно 10 млрд лет назад, при красном смещении z~2. Этот этап астрономы иногда называют «космическим полднем». Новая работа описывает только позднюю фазу снижения активности и не охватывает всю историю этого процесса.
Для формирования звёзд необходимы холодные облака молекулярного водорода H2. Нейтральный водород HI служит промежуточным звеном между крупномасштабными запасами газа и образованием молекулярного вещества, однако его общий объём в рассматриваемый период оставался почти стабильным. По данным исследования, причина может быть связана с барионным циклом — обменом обычным веществом между галактиками и межгалактической средой, включая приток газа в галактики и его выброс обратно.
По мере ослабления поступления газа из космической паутины нейтральный водород стал менее эффективно превращаться в H2. В результате молекулярный газ постепенно расходуется и восполняется недостаточно быстро, что и приводит к снижению темпов звездообразования. Исследование FAST-DESI стало одним из ориентиров для изучения поздней эволюции галактик, однако сам FAST способен заглянуть лишь примерно на 7,2 млрд лет в прошлое, поэтому дальнейшие наблюдения должны охватить более ранние эпохи с помощью глубоких обзоров в широком диапазоне длин волн и частот.