恆星初始質量分佈規律不變？

廣袤宇宙的千億星系中無時無刻不在誕生着新的恆星，同一恆星形成區會批量形成許多不同質量的新生恆星。長期以來，“恆星初始質量分佈規律不變”一直是天文界關於恆星演化研究的一個經典理論。恒星初始質量分佈規律真的一成不變嗎？

中國科學院國家天文台劉超研究員領導的合作團隊最新研究發現，“恆星初始質量分佈規律”會隨着恆星金屬元素含量和年齡發生顯著變化，對其“不變”的經典理論提出挑戰。

研究團隊發揮國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡(LAMOST)光譜數據超大樣本優勢，並結合歐洲空間局蓋亞(Gaia)衛星數據，發現天體物理學中一個非常重要的基礎概念——“恆星初始質量分佈規律”會隨着恆星金屬元素含量和年齡發生顯著變化，從而對“恆星初始質量分佈規律不變”的經典理論提出挑戰，並刷新了人類對這一基本概念的認知。

在此次研究中發現，研究團隊首次清晰觀測到年輕的小質量恆星數量比例明顯高於年老的恆星。此外，金屬含量越高的恆星家族中小質量恆星數量比例也越多。這是天文學家首次如此清晰地觀測到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，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。

恆星初始質量函數領域國際權威、德國波恩大學教授帕弗爾·庫魯帕評價認為，這項研究基於大樣本觀測獲取的高質量數據，揭示了銀河系中恆星初始質量函數與銀河系演化歷史和環境相關，對於深入理解銀河系中不同環境不同時間恆星形成的性質非常重要。

半個多世紀以來，天文學家通常認為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，並作為基本假設在星系形成與演化、星團結構和演化、雙星演化，甚至太陽系外行星以及引力波等諸多天體物理研究領域廣泛應用，幾乎成為天體物理教科書中的“經典假設”。

劉超以“尺子”作比喻指出：“這如同是一把會隨着環境變化的‘尺子’，不能用同一把‘尺子’丈量宇宙的不同地方。在宇宙不同地方，天文學家需要更換合適的‘尺子’，才能得到正確的測量結果。例如，使用銀河系目前的‘尺子’就無法測量早期的宇宙”。

中國中科院紫金山天文台符曉婷副研究員補充說，如此複雜變化的恆星初始質量函數，對恆星形成理論也提出了嚴峻的挑戰。

中科院國家天文台表示，這一原創性成果是中國天文大科學裝置郭守敬望遠鏡在前沿基礎研究領域取得的又一項突破性進展。未來，中國將發射中國空間站工程巡天望遠鏡，將助力天文學家在銀河系更深遠區域及近鄰星系中進一步驗證該重大發現，為更深入理解恒星初始質量函數和恒星形成的物理過程，提供更加豐富的天文觀測數據。

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