新發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn) “恒星初始質量分布規(guī)律不變”理論
(資料圖)
近日，《自然》在線發(fā)表了一項關于恒星初始質量分布規(guī)律的重要進展?；诠鼐赐h鏡（LAMOST）的超大樣本光譜數據和歐洲空間局蓋亞（Gaia）衛(wèi)星數據，我國天文學家發(fā)現(xiàn)，隨著恒星金屬元素含量和年齡發(fā)生變化，恒星初始質量分布規(guī)律也會發(fā)生顯著變化。
“這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了恒星初始質量分布規(guī)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，每時每刻都有新的恒星誕生。同一個恒星形成區(qū)會產生許多不同質量的新恒星。天文學家用恒星初始質量分布規(guī)律，來描述一群恒星在剛剛誕生時，不同質量的恒星所占的比例。
“恒星初始質量分布規(guī)律也被稱為恒星初始質量函數，在整個天體物理研究中，恒星初始質量函數是一個非?；A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，天文學家通常認為恒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。普適的恒星初始質量函數作為基本假設，被廣泛應用于天體物理學研究的各個領域，幾乎成為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(fā)現(xiàn)恒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恒星樣本，并獲取了每顆恒星的金屬元素含量和質量；同時，結合Gaia衛(wèi)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恒星進行了統(tǒng)計分析。
研究團隊發(fā)現(xiàn)，年輕的小質量恒星數量比例明顯高于年老的恒星；金屬含量越高的恒星家族中，小質量恒星數量比例也越多。
“這就意味著恒星初始質量分布規(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)直接導致恒星初始質量分布規(guī)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于恒星初始質量分布規(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，都將因恒星初始質量函數的變化而受到挑戰(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’丈量整個宇宙。若想研究宇宙中的不同區(qū)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。
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