國際在線報(bào)導(dǎo)（記者朱宛玲）：上海時(shí)間1月19日下午，國際學(xué)術(shù)刊物《自然》雜志發(fā)表了中國科大學(xué)國家天文臺劉超研究員率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)重大成果。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)覺，“恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律”會(huì)隨著星體金屬元素濃度和年紀(jì)發(fā)生明顯變化。這一發(fā)覺挑戰(zhàn)了天體化學(xué)學(xué)中的精典基礎(chǔ)理論，將對天體化學(xué)多個(gè)領(lǐng)域的研究形成深遠(yuǎn)影響。
星體初始質(zhì)量分布規(guī)律，天文學(xué)上一般稱為星體初始質(zhì)量函數(shù)天文學(xué)和天體物理學(xué)研究，描述了一群星體在剛才誕生時(shí)，不同質(zhì)量的星體所占的比列。這一理論有多重要？論文第一作者、國家天文臺博士研究生李佳東介紹說：“我們的宇宙中有數(shù)千億的星體，這種星體無時(shí)無刻不在誕生著新的星體。同一批星體形成區(qū)會(huì)批量產(chǎn)生許多不同質(zhì)量的‘恒星嬰兒’。我們的初始質(zhì)量函數(shù)描述的就是這一群星體在剛才誕生時(shí)侯，不同質(zhì)量的星體所占的比列。半個(gè)多世紀(jì)以來，天文學(xué)家們一般都假定，星體初始質(zhì)量的分布在宇宙中各類地方都是普適不變的，也就是說在宇宙中不同的環(huán)境，規(guī)律是一致的。它被廣泛應(yīng)用在好多領(lǐng)域，幾乎成為天體化學(xué)教科書中的‘經(jīng)典假定’?！?span style="display:none">BEz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
然而近些年來，天文學(xué)家通過各類新的觀測，發(fā)覺星體初始質(zhì)量函數(shù)很有可能不是普適不變的。星體初始質(zhì)量函數(shù)在宇宙各處是否變化，已成為困惑天文學(xué)家的重要問題，須要在銀河系中找到更為直接有力的觀測證據(jù)。
變化的星體初始質(zhì)量函數(shù)的藝術(shù)展示圖。宇宙誕生之初（圍繞中心明亮部份的二環(huán)）質(zhì)量較大的星體（淺藍(lán)色的圓盤）更多；而在較年青的星族中（外環(huán)），質(zhì)量較小的星體（黑色的小圓盤）則明顯降低。圖中右下角展示了完成這一觀測的郭守敬望遠(yuǎn)鏡（）外型。
圖中橫座標(biāo)顯示了星體星族的金屬元素濃度（金屬產(chǎn)率），數(shù)值越大金屬產(chǎn)率越高。縱座標(biāo)顯示了星體初始質(zhì)量函數(shù)的形狀，α數(shù)值越大表示質(zhì)量較小的星體比列越高。黑色圓點(diǎn)顯示了年老星族α值比較小，即質(zhì)量較小星體的比列低；黃色三角形顯示較年青星體隨著金屬產(chǎn)率變高，α值也降低，即質(zhì)量較小星體的比列降低。
發(fā)揮我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡（）超大波譜數(shù)據(jù)樣本優(yōu)勢，研究團(tuán)隊(duì)篩選出目前最精細(xì)的9萬多顆太陽鄰域的星體樣本，并獲取了每顆星體的金屬元素濃度和質(zhì)量。結(jié)合亞洲空間局蓋亞（Gaia）衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，研究人員首次通過最直觀的星體計(jì)數(shù)法天文學(xué)和天體物理學(xué)研究，對具有不同金屬元素濃度和年紀(jì)的星體進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從觀測角度直接獲取了幾乎不依賴于任何模型的星體初始質(zhì)量函數(shù)。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)覺，“恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律”會(huì)隨著星體金屬元素濃度和年紀(jì)發(fā)生明顯變化。論文第一作者、國家天文臺博士研究生李佳東解釋說：“對于比較年青的星體星族，我們發(fā)覺它的金屬產(chǎn)率越高，質(zhì)量較小的星體比列越高，二者有十分明顯的正相關(guān)性。并且對于年老的星族，質(zhì)量較小的星體比列就比較低，而且不隨金屬產(chǎn)率發(fā)生變化。這是天文學(xué)家首次這么清晰地觀測到星體初始質(zhì)量函數(shù)隨著星體產(chǎn)生的時(shí)間和環(huán)境發(fā)生的變化，進(jìn)而推翻了初始質(zhì)量函數(shù)在宇宙中普適不變的基本假定，終結(jié)了在天文界關(guān)于初始質(zhì)量函數(shù)是否變化的多年來的一個(gè)爭議?！?span style="display:none">BEz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
李佳東介紹說，這一突破性成果將對天體化學(xué)學(xué)多個(gè)領(lǐng)域的研究形成影響，“對好多懸而未決的天體化學(xué)學(xué)問題都有一個(gè)比較關(guān)鍵的作用。無論是檢測宇宙不同階段星體中暗物質(zhì)和重子物質(zhì)質(zhì)量、構(gòu)建星體物理演變，還是理解星體產(chǎn)生過程、分析雙星演變的化學(xué)機(jī)制、探測太陽系外行星，甚至包括研究星體級引力波風(fēng)波等一系列天體化學(xué)學(xué)前沿問題的研究，都將因星體初始質(zhì)量函數(shù)的變化而遭到挑戰(zhàn)。好多天體化學(xué)學(xué)的圖象就會(huì)因而進(jìn)行調(diào)整?！?span style="display:none">BEz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
這一原創(chuàng)性成果是我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡（）在前沿基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)突破性進(jìn)展。未來，我國將發(fā)射中國空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡（CSST），將推動(dòng)天文學(xué)家在銀河系更深遠(yuǎn)區(qū)域及近鄰星體中進(jìn)一步驗(yàn)證這一重大發(fā)覺，為更深入理解星體初始質(zhì)量函數(shù)和星體產(chǎn)生的化學(xué)過程提供愈發(fā)豐富的觀測數(shù)據(jù)。