?◎ 科技日報記者 陸成寬

1月19日，《自然》在線發(fā)表了一項關(guān)于恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律的重要進展。基于郭守敬望遠鏡（LAMOST）超大樣本光譜數(shù)據(jù)和歐洲空間局蓋亞（Gaia）衛(wèi)星數(shù)據(jù)，我國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，隨著恒星金屬元素含量和年齡發(fā)生變化，恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律也會發(fā)生顯著變化。

(相關(guān)資料圖)

“這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律不變的經(jīng)典理論，刷新了人類對這一基本概念的認(rèn)知，將對天體物理多個領(lǐng)域的研究產(chǎn)生深遠影響。”論文通訊作者、中科院國家天文臺研究員劉超表示。

廣袤宇宙中，每時每刻都有新的恒星誕生。同一個恒星形成區(qū)會產(chǎn)生許多不同質(zhì)量的新恒星。天文學(xué)家用恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律，來描述一群恒星在剛剛誕生時，不同質(zhì)量的恒星所占的比例。

“恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律也稱恒星初始質(zhì)量函數(shù)，在整個天體物理研究中，恒星初始質(zhì)量函數(shù)是一個非常基礎(chǔ)的物理概念，對許多關(guān)鍵天體物理學(xué)問題的研究都起到至關(guān)重要的作用。”論文第一作者、中科院國家天文臺博士研究生李佳東解釋道。

半個多世紀(jì)以來，天文學(xué)家通常認(rèn)為恒星初始質(zhì)量函數(shù)在宇宙各處及各個演化階段是普適不變的。普適的恒星初始質(zhì)量函數(shù)作為基本假設(shè)，被廣泛應(yīng)用于天體物理學(xué)研究各領(lǐng)域，幾乎成為天體物理教科書中的經(jīng)典假設(shè)。

但是，近年來通過各種新的觀測，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)恒星初始質(zhì)量函數(shù)很有可能是會變化的。

利用LAMOST大樣本光譜數(shù)據(jù)，研究人員篩選出了9萬多顆太陽附近的恒星樣本，并獲取了每顆恒星的金屬元素含量和質(zhì)量；同時，結(jié)合Gaia衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，研究人員首次通過數(shù)星星的方法，對具有不同金屬元素含量和年齡的恒星進行了統(tǒng)計分析。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，年輕的小質(zhì)量恒星數(shù)量比例明顯高于年老的恒星；金屬含量越高的恒星家族中，小質(zhì)量恒星數(shù)量比例也越多。

“這就意味著恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律隨著恒星金屬元素含量和年齡發(fā)生了顯著變化。”劉超解釋，這一發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律在宇宙中普適不變的基本假設(shè)不再成立，終結(jié)了一直以來天文界關(guān)于恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律是否變化的爭議。

這一突破性成果將對天體物理學(xué)多個領(lǐng)域的研究產(chǎn)生影響，一系列天體物理學(xué)前沿問題的研究，都將因恒星初始質(zhì)量函數(shù)的變化而受到挑戰(zhàn)。

“這就像一把會隨著環(huán)境變化的‘尺子’，我們不能再用這一把‘尺子’丈量宇宙的不同地方。在宇宙不同地方，天文學(xué)家需要更換合適的‘尺子’才能得到正確的測量結(jié)果。比如，使用銀河系目前的‘尺子’就無法測量早期的宇宙。”劉超形象地說。

恒星初始質(zhì)量函數(shù)領(lǐng)域的國際權(quán)威，德國波恩大學(xué)教授帕弗爾·庫魯帕也高度評價了該成果。他說：“這項研究基于大樣本觀測獲取的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，揭示了銀河系中恒星初始質(zhì)量函數(shù)與銀河系演化歷史和環(huán)境相關(guān)。這對深入理解銀河系中不同環(huán)境不同時間恒星形成的性質(zhì)非常重要。”

來源：科技日報