本文轉自：科技日報

新發現挑戰

“恆星初始質量分佈規律不變”理論

◎本報記者 陸成寬

近日，《自然》在線發表了一項關於恆星初始質量分佈規律的重要進展。基於郭守敬望遠鏡（LAMOST）的超大樣本光譜數據和歐洲空間局蓋亞（Gaia）衛星數據，我國天文學家發現，隨着恆星金屬元素含量和年齡發生變化，恆星初始質量分佈規律也會發生顯著變化。

“這一發現挑戰了恆星初始質量分佈規律不變的經典理論，刷新了人類對這一基本概念的認知，將對天體物理多個領域的研究產生深遠影響。”論文通訊作者、中國科學院國家天文臺研究員劉超表示。

在廣袤的宇宙中，每時每刻都有新的恆星誕生。同一個恆星形成區會產生許多不同質量的新恆星。天文學家用恆星初始質量分佈規律，來描述一羣恆星在剛剛誕生時，不同質量的恆星所佔的比例。

“恆星初始質量分佈規律也被稱爲恆星初始質量函數，在整個天體物理研究中，恆星初始質量函數是一個非常基礎的物理概念，對許多關鍵天體物理學問題的研究都起到了至關重要的作用。”論文第一作者、中國科學院國家天文臺博士研究生李佳東解釋道。

半個多世紀以來，天文學家通常認爲恆星初始質量函數在宇宙各處及各個演化階段是普適不變的。普適的恆星初始質量函數作爲基本假設，被廣泛應用於天體物理學研究的各個領域，幾乎成爲天體物理教科書中的“經典假設”。但是，近年來通過各種新的觀測，天文學家發現恆星初始質量函數很有可能是會變化的。

利用LAMOST大樣本光譜數據，研究人員篩選出了9萬多顆太陽系附近的恆星樣本，並獲取了每顆恆星的金屬元素含量和質量；同時，結合Gaia衛星的觀測數據，研究人員首次通過“數星星”的方法，對具有不同金屬元素含量和年齡的恆星進行了統計分析。

研究團隊發現，年輕的小質量恆星數量比例明顯高於年老的恆星；金屬含量越高的恆星家族中，小質量恆星數量比例也越多。

“這就意味着恆星初始質量分佈規律隨着恆星金屬元素含量和年齡發生了顯著變化。”劉超解釋，這一發現直接導致恆星初始質量分佈規律在宇宙中普適不變的基本假設不再成立，終結了一直以來天文界關於恆星初始質量分佈規律是否變化的爭議。

這一突破性成果將對天體物理學多個領域的研究產生影響，一系列天體物理學前沿問題的研究，都將因恆星初始質量函數的變化而受到挑戰。

“這就像一把會隨着環境變化的‘尺子’，我們不能再用這一把‘尺子’丈量整個宇宙。若想研究宇宙中的不同區域，天文學家需要更換合適的‘尺子’才能得到正確的測量結果。”劉超形象地說。