变化的星体初始质量函数的艺术展示图。右下角展示完成这一观测的郭守敬望远镜（）外型。中科院国家天文台供图
中新网天津1月19日电(记者孙自法)宽广宇宙的千亿星体中无时无刻不在诞生着新的星体，同一星体产生区会批量产生许多不同质量的新生星体。常年以来，“恒星初始质量分布规律不变”一直是天文界关于星体演变研究的一个精典理论。
这一星体精典理论绝对正确吗？星体初始质量分布规律真的一成不变吗？中国科大学(中科院)国家天文台刘超研究员领导的合作团队最新研究发觉，“恒星初始质量分布规律”会随着星体金属元素浓度和年纪发生明显变化，对其“不变”的精典理论提出挑战。
中国天文学家完成的这项刷新人类认知、将对天体化学多个领域研究形成深远影响的重大科研成果论文，上海时间1月19日下午在国际知名学术刊物《自然》发表。论文通信作者刘超形象科普称，这也就是说，宇宙不同的地方必须用不同的“尺子”丈量，能够得到正确的检测结果。
终结星体初始质量分布规律是否变化争议
中科院国家天文台介绍说，该台联合上海师范学院天文和天体化学前沿科学研究所、南京学院、中科院紫金山天文台等研究人员，发挥国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤波谱天文望远镜，)波谱数据超大样本优势，并结合亚洲空间局盖亚(Gaia)卫星数据，研究发觉天体化学学中一个十分重要的基础概念——“恒星初始质量分布规律”会随着星体金属元素浓度和年纪发生明显变化，因而对“恒星初始质量分布规律不变”的精典理论提出挑战，并刷新了人类对这一基本概念的认知。
研究团队在本次研究中发觉，她们首次清晰观测到年青的小质量星体数量比例显著低于年老的星体。据悉，金属浓度越高的星体家族中小质量星体数量比例也越多。这是天文学家首次这么清晰地观测到星体初始质量分布规律随着星体金属元素浓度和年纪发生了明显变化，直接造成星体初始质量分布规律在宇宙中普适不变的基本假定不再创立，也终结了仍然以来天文界关于星体初始质量分布规律是否变化的争议。
星体初始质量函数领域国际权威、德国奥斯陆学院院长帕弗尔·库鲁帕(Pavel)评价觉得，这项研究基于大样本观测获取的高质量数据，阐明了银河系中星体初始质量函数与银河系演变历史和环境相关，对于深入理解银河系中不同环境不同时间星体产生的性质十分重要。
图中横座标显示星体星族的金属元素浓度(金属产率)，数值越大金属产率越高。纵座标显示星体初始质量函数的形状，α数值越大表示质量较小的星体比列越高。黑色圆点显示年老星族α值比较小，即质量较小星体的比列低；黄色三角形显示较年青星体随着金属产率变高，α值也降低，即质量较小星体的比列降低。中科院国家天文台供图
9万多精细样本直接获取星体初始质量函数
论文第一作者、中科院国家天文台博士研究生李佳东解释说，星体初始质量分布规律，天文学上一般称为星体初始质量函数，它描述了一群星体在刚才诞生时，不同质量的星体所占的比列。在整个天体化学研究中，星体初始质量函数是现代天文学中一个十分基础的数学概念，对许多关键天体化学学问题的研究起到至关重要的作用。
半个多世纪以来，天文学家一般觉得星体初始质量函数在宇宙各处及各个演进阶段是普适不变的，并作为基本假定在星体产生与演变、星团结构和演变、双星演变，甚至太阳系外行星以及引力波等众多天体化学研究领域广泛应用，几乎成为天体化学教科书中的“经典假定”。
不过，天文学家近些年来通过各类新的观测，发觉星体初始质量函数很有可能不是普适不变的。论文合作者、南京学院天文系院长张智昱强调，一些征兆显示，在星体形成活跃的环境中大质量星体的比列更高，这意味着星体初始质量函数可能不是普适的。
星体初始质量函数在宇宙各处是否变化成为困惑天文学家的重要问题，须要在银河系中找到更为直接有力的观测证据。近些年来，随着郭守敬望远镜、盖亚卫星等中外小型天文设施投入观测运行，并获得海量观测数据，推动中国天文学家发觉星体初始质量函数变化的直接证据。
研究团队发挥郭守敬望远镜大样本波谱数据优势，筛选出迄今最精细的9万多颗太阳邻域的星体样本，并获取了每颗星体的金属元素浓度和质量。结合盖亚卫星观测数据，她们首次通过也称“数星星”这一最直观的星体计数法，对具有不同金属元素浓度和年纪的星体进行统计，从观测角度直接获取了几乎不依赖于任何模型的星体初始质量函数。
宇宙不同地方须要合适“尺子”正确检测
研究团队觉得，无论是检测宇宙不同阶段星体中暗物质和重子物质质量、构建星体物理演变，还是理解星体产生过程、分析双星演变的化学机制、探测太阳系外行星，甚至包括研究星体级引力波风波等一系列天体化学学前沿问题的研究，都将因星体初始质量函数的变化而遭到挑战。
刘超以“尺子”作比喻强调：“这就像是一把会随着环境变化的‘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，天文学家须要更换合适的‘尺子’，能够得到正确的检测结果。比如，使用银河系目前的‘尺子’就难以检测初期的宇宙”。
论文合作者、中科院紫金山天文台符晓婷副研究员补充说，这么复杂变化的星体初始质量函数天文与天体物理系，对星体产生理论也提出了严峻的挑战。
中科院国家天文台表示，这一原创性成果是中国天文大科学装置郭守敬望远镜在前沿基础研究领域取得的又一项突破性进展。未来，中国将发射中国空间站工程巡天望远镜(CSST)，将推动天文学家在银河系更深远区域及近邻星体中进一步验证该重大发觉天文与天体物理系，为更深入理解星体初始质量函数和星体产生的化学过程，提供愈发丰富的天文观测数据。(完)