?◎科技商報記者 盧成寬
1月19日天體物理學快報，《自然》在線發表了恒星初始質量分布規律的重要進展。 中國天文學家根據郭守敬望遠鏡的超樣本光譜數據和意大利航天局蓋亞衛星數據發現，隨著恒星中金屬元素的濃度和年齡的變化，初始質量的分布發生變化。恒星的形狀也將發生顯著變化。
“這一發現挑戰了恒星初始質量分布不變的經典理論，刷新了人類對這一基本概念的認識，將對天體化學多個領域的研究產生深遠影響。” 論文通訊作者、中國科學院國家科學院天文臺研究員劉超表示。
浩瀚的宇宙中，每時每刻都有新的恒星誕生。 許多不同質量的新恒星將在同一恒星形成區域形成。 天文學家利用恒星初始質量分布定律來描述一組恒星剛誕生時不同質量恒星的比例。
“恒星初始質量分布的規律被稱為恒星初始質量函數。在整個天體化學研究中，恒星初始質量函數是一個極其基礎的數學概念，在許多關鍵天體化學問題的研究中發揮著至關重要的作用。 ”論文第一作者、中科院國家天文臺博士生李家棟解釋道。
半個多世紀以來，天文學家普遍認為，恒星的初始質量函數在整個宇宙和演化的各個階段都是普遍且恒定的。 作為一個基本假設，通用恒星初始質量函數已廣泛應用于天體化學研究的各個領域，幾乎成為天體化學教科書中的經典假設。
然而天體物理學快報，通過近年來的各種新觀測，天文學家發現恒星的初始質量函數很可能發生變化。
借助大樣本光譜數據，研究人員篩選了9萬多個太陽附近恒星樣本，獲得了每顆恒星的金屬元素濃度和質量； 同時，結合蓋亞衛星的觀測數據，研究人員首先通過了恒星的數量。 方法對不同金屬元素濃度和年齡的恒星進行了統計分析。
研究小組發現，年輕的低質量恒星的比例明顯低于年老的恒星； 在金屬濃度較高的恒星族中，低質量恒星的比例也較高。
“這意味著恒星初始質量的分布隨著恒星金屬元素的濃度和年齡而發生了顯著變化。” 劉超解釋說，這一發現直接引出了恒星初始質量分布在宇宙中普遍不變的基本假設。 它的成立，結束了天文學界關于恒星初始質量分布規律是否發生變化的爭論。
這一突破性成果將對天體化學多個領域的研究產生影響，天體化學一系列前沿問題的研究將受到恒星初始質量函數變化的挑戰。
“這就像一把隨著環境而變化的‘尺子’，我們不能再用這把‘尺子’來測量宇宙的不同地方。在宇宙的不同地方，天文學家需要更換合適的‘尺子’才能得到正確的結果。”探測結果，比如以目前銀河系的‘統治者’，很難探測到早期宇宙。”劉超形象地說道。
恒星初始質量函數領域的國際權威、日本克拉科夫學院院長帕維爾·庫魯帕也對這一成果給予了高度評價。 他說：“這項研究基于大樣本觀測獲得的高質量數據，闡明了銀河系恒星的初始質量函數與銀河系的演化歷史和環境有關。這對于深部研究非常重要。”了解銀河系中不同環境和不同時間產生的恒星的特性。”