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本報北京1月19日電（記者齊芳）天體物理學中有一個非常重要的基礎理論：恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律不變。然而，我國天文學家卻發(fā)現(xiàn)，恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律會隨著恒星金屬元素含量和年齡發(fā)生顯著變化。有評論認為，這一發(fā)現(xiàn)將對天體物理多個領(lǐng)域的研究產(chǎn)生深遠影響。

這項研究由中國科學院國家天文臺劉超研究員帶領(lǐng)的研究團隊利用郭守敬望遠鏡（LAMOST）光譜數(shù)據(jù)超大樣本優(yōu)勢、結(jié)合歐洲空間局蓋亞（Gaia）衛(wèi)星數(shù)據(jù)完成，論文發(fā)表在北京時間1月19日凌晨出版的國際學術(shù)期刊《自然》上。

論文第一作者、國家天文臺博士研究生李佳東介紹，恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律，天文學上稱為“恒星初始質(zhì)量函數(shù)”，是描述一群恒星在剛剛誕生時，不同質(zhì)量的恒星所占的比例。經(jīng)典理論認為，這個函數(shù)是不變的，“它是現(xiàn)代天文學中非?；A的物理概念，對許多關(guān)鍵天體物理學問題的研究起到至關(guān)重要的作用”。

近年來，天文學家們發(fā)現(xiàn)，這個經(jīng)典理論似乎不對，但又始終缺乏直接觀測證據(jù)來證明。

天文觀測手段不斷提升，給了天文學家們解決爭議的機會。此次，研究團隊發(fā)揮LAMOST大樣本光譜數(shù)據(jù)優(yōu)勢，篩選出目前最精細的9萬多顆太陽鄰域的恒星樣本，并獲取了每顆恒星的金屬元素含量和質(zhì)量。結(jié)合Gaia衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，研究人員首次通過“數(shù)星星”——最直觀的恒星計數(shù)法，對具有不同金屬元素含量和年齡的恒星進行統(tǒng)計，從觀測角度直接測量到了幾乎不依賴于任何模型的恒星初始質(zhì)量函數(shù)。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，首次清晰觀測到年輕的小質(zhì)量恒星數(shù)量比例明顯高于年老的恒星；而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。

這是天文學家首次如此清晰地觀測到恒星初始質(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，直接導致“恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律在宇宙中普適不變”的基本假設不再成立。

這一突破性成果將對天體物理學多個領(lǐng)域的研究產(chǎn)生影響——無論是測量宇宙不同階段星系中暗物質(zhì)和重子物質(zhì)質(zhì)量、構(gòu)建星系化學演化模型，還是理解恒星形成過程、分析雙星演化的物理機制、探測太陽系外行星，甚至包括研究恒星級引力波事件等一系列天體物理學前沿問題的研究，都將因恒星初始質(zhì)量函數(shù)的變化而受到挑戰(zhàn)。論文通訊作者劉超說：“如果恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律不變，那么它就能成為我們丈量宇宙的一把‘尺子’。但現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，這把‘尺子’是會變的，那么，以前的丈量結(jié)果可能就是錯的，而未來我們則需要選擇更適合的‘尺子’?！?/p>

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