□ 吴鑫基
1950年，英国建造76米射电望远镜时，设计的最短观测波长是1米，这是当时的技术水平可以做到的。1951年，美国天文学家发现银河21厘米氢原子谱线，马上成为热门观测课题，使英国很难堪。
中国天眼的灵敏度最高，又配备了19波束接收机，覆盖1.05GHz-1.45 GHz频段，可以对多目标同时观测，也可以观测不同红移的中性氢谱线。6年来，进展顺利，捷报频传。
第一个捷报来自南京大学天文学院，邱科平教授团队基于“中国天眼”的观测数据，在距离银河系中心7万多光年远的地方发现了一条长度达1.63万光年多的中性氢结构，其宽度有675光年，遂将其命名为“香蒲”。同时还发现了外盾牌-半人马臂的延伸部分。“香蒲”的总长度远超已发现的巨纤维结构，与其他旋臂没有交接，认为是发现一条新的旋臂。
银河系的中性氢观测研究历史悠久，20世纪50年代初荷兰的奥尔特（Jan Oort）观测这条谱线发现了银河星系的4条旋臂，进一步证实银河系自转的存在，对银河系结构的研究做出了杰出的贡献。
第二个好消息来自国家天文台韩金林研究员团队，他们在搜寻脉冲星的同时，同步记录了中性氢谱线数据和氢复合线的数据。也就是进行了中性氢和氢原子复合线的巡天。中性氢被电离形成质子和自由电子，自由电子与质子碰撞又会形成中性氢原子，称为复合。复合后的电子可能处在比较高的能级上，跃迁后可以形成多条射电复合线。他们探测了银经33度至55度、银纬±2度之间共88平方度天区的中性氢原子气体的天空分布图，以及观测了几条氢原子射电复合线。成为国际上迄今为止灵敏度最高的氢原子气体探测和射电复合线巡天，展示出氢原子气体分布前所未有的细节特征，以及电离气体的分布情况。
第三个好消息来自中科院南美天文中心，他们与智利瓦尔帕莱索大学合作，应用中国天眼成功探测到3个星系的中性氢发射线，曝光时间仅用了5分钟。通过中性氢和一氧化碳这两种物质的谱线速度和流量分布，估算出不同半径处星系的质量。由此发现星系中存在大量的暗物质及其分布。这项研究发表在2022年6月29日《天文学与天体物理学快报》杂志上。
第四条好消息是来自庆道冲、李菂领导的国际合作团队。他们利用中国天眼首次获得原恒星核包层中的谱线分裂现象，利用自己创造的中性氢窄线自吸收方法，进行磁场的测量。应用塞曼效应测量磁场虽然是惯常的方法，但是要测量星际介质从冷中性气体到原恒星核具有连贯性的磁场结构却十分困难。他们的论文给出了异于标准模型预测的结果，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。该论文于2022年1月在《自然》杂志以封面文章形式正式发表。
第五条好消息来自国家天文台，研究员徐聪领导的国际团队发现了一个尺度约为200万光年的巨大原子气体结构，位于著名致密星系群“斯蒂芬五重星系”附近，比银河系大20倍，是迄今为止在宇宙中探测到的最大的原子气体结构。该成果于2022年10月19日在《自然》杂志发表。此前，其他国家的大型射电望远镜在这个星系群区域观测过多次，都没有发现这个巨大的中性氢云。2021年秋天，他们只用了22.4个小时就完成了这一天区304个位置的射电观测，成功探测到这“朵”巨大而稀薄的氢原子气体云。
21厘米的观测非常重要。它是研究我们的宇宙的最有力手段之一。宇宙中氢元素最多，约占三分之二。有学者用瑞士奶酪来比喻宇宙演化形成星系的再电离过程，奶酪中的空洞代表电离氢，呈一个泡状结构，那里的温度比较高、密度比较大。当然中性氢依然存在，成为星系结构的一部分。周围的区域全是中性氢，随着宇宙的演化，泡状结构会越来越多，每个泡会越来越大。但是，宇宙早期的中性氢区还会有很多，它们的温度奇低，观测难度很大。
最大的困难是来自天体的辐射，譬如说，来自银河系中心、河外射电星系的信号就很强，要比宇宙早期的21厘米辐射强度高出几百到几千倍。这种污染很难剔除。中国天眼也解决不了，只能等待灵敏度更高的平方公里阵列射电望远镜了。