新發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn) “恒星初始質(zhì)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(xiàng)關(guān)于恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律的重要進(jìn)展?；诠鼐赐h(yuǎn)鏡（LAMOST）的超大樣本光譜數(shù)據(jù)和歐洲空間局蓋亞（Gaia）衛(wèi)星數(shù)據(jù)，我國(guó)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(huì)發(fā)生顯著變化。
“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(duì)這一基本概念的認(rèn)知，將對(duì)天體物理多個(gè)領(lǐng)域的研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員劉超表示。
在廣袤的宇宙中，每時(shí)每刻都有新的恒星誕生。同一個(gè)恒星形成區(qū)會(huì)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(lái)描述一群恒星在剛剛誕生時(shí)，不同質(zhì)量的恒星所占的比例。
“恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律也被稱為恒星初始質(zhì)量函數(shù)，在整個(gè)天體物理研究中，恒星初始質(zhì)量函數(shù)是一個(gè)非常基礎(chǔ)的物理概念，對(duì)許多關(guān)鍵天體物理學(xué)問(wèn)題的研究都起到了至關(guān)重要的作用。”論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)博士研究生李佳東解釋道。
半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，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(gè)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)研究的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎成為天體物理教科書(shū)中的“經(jīng)典假設(shè)”。但是，近年來(lái)通過(guò)各種新的觀測(cè)，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(huì)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(wàn)多顆太陽(yáng)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(zhì)量；同時(shí)，結(jié)合Gaia衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究人員首次通過(guò)“數(shù)星星”的方法，對(duì)具有不同金屬元素含量和年齡的恒星進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。
研究團(tuán)隊(duì)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(lái)天文界關(guān)于恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律是否變化的爭(zhēng)議。
這一突破性成果將對(duì)天體物理學(xué)多個(gè)領(lǐng)域的研究產(chǎn)生影響，一系列天體物理學(xué)前沿問(wèn)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(huì)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(gè)宇宙。若想研究宇宙中的不同區(qū)域，天文學(xué)家需要更換合適的‘尺子’才能得到正確的測(cè)量結(jié)果。”劉超形象地說(shuō)。
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