关于恒星的这个经典理论 中国天文学家最新研究提出了挑战******
中新网北京1月19日电 (记者 孙自法)广袤宇宙的千亿星系中无时无刻不在诞生着新的恒星,同一恒星形成区会批量形成许多不同质量的新生恒星。长期以来,“恒星初始质量分布规律不变”一直是天文界关于恒星演化研究的一个经典理论。
这一恒星经典理论绝对正确吗?恒星初始质量分布规律真的一成不变吗?中国科学院(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现,“恒星初始质量分布规律”会随着恒星金属元素含量和年龄发生显著变化,对其“不变”的经典理论提出挑战。
中国天文学家完成的这项刷新人类认知、将对天体物理多个领域研究产生深远影响的重大科研成果论文,北京时间1月19日凌晨在国际著名学术期刊《自然》发表。论文通讯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,才能得到正确的测量结果。
终结恒星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,该台联合北京师范大学天文和天体物理前沿科学研究所、南京大学、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光谱天文望远镜,LAMOST)光谱数据超大样本优势,并结合欧洲空间局盖亚(Gaia)卫星数据,研究发现天体物理学中一个非常重要的基础概念——“恒星初始质量分布规律”会随着恒星金属元素含量和年龄发生显著变化,从而对“恒星初始质量分布规律不变”的经典理论提出挑战,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现,他们首次清晰观测到年轻的小质量恒星数量比例明显高于年老的恒星。此外,金属含量越高的恒星家族中小质量恒星数量比例也越多。这是天文学家首次如此清晰地观测到恒星初始质量分布规律随着恒星金属元素含量和年龄发生了显著变化,直接导致恒星初始质量分布规律在宇宙中普适不变的基本假设不再成立,也终结了一直以来天文界关于恒星初始质量分布规律是否变化的争议。
恒星初始质量函数领域国际权威、德国波恩大学教授帕弗尔·库鲁帕(Pavel Kroupa)评价认为,这项研究基于大样本观测获取的高质量数据,揭示了银河系中恒星初始质量函数与银河系演化历史和环境相关,对于深入理解银河系中不同环境不同时间恒星形成的性质非常重要。
图中横坐标显示恒星星族的金属元素含量(金属丰度),数值越大金属丰度越高。纵坐标显示恒星初始质量函数的形状,α数值越大表示质量较小的恒星比例越高。红色圆点显示年老星族α值比较小,即质量较小恒星的比例低;蓝色三角形显示较年轻恒星随着金属丰度变高,α值也增加,即质量较小恒星的比例增加。中科院国家天文台 供图9万多精细样本直接获取恒星初始质量函数
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,恒星初始质量分布规律,天文学上通常称为恒星初始质量函数,它描述了一群恒星在刚刚诞生时,不同质量的恒星所占的比例。在整个天体物理研究中,恒星初始质量函数是现代天文学中一个非常基础的物理概念,对许多关键天体物理学问题的研究起到至关重要的作用。
半个多世纪以来,天文学家通常认为恒星初始质量函数在宇宙各处及各个演化阶段是普适不变的,并作为基本假设在星系形成与演化、星团结构和演化、双星演化,甚至太阳系外行星以及引力波等诸多天体物理研究领域广泛应用,几乎成为天体物理教科书中的“经典假设”。
不过,天文学家近年来通过各种新的观测,发现恒星初始质量函数很有可能不是普适不变的。论文合作者、南京大学天文系教授张智昱指出,一些迹象显示,在恒星形成活跃的环境中大质量恒星的比例更高,这意味着恒星初始质量函数可能不是普适的。
恒星初始质量函数在宇宙各处是否变化成为困扰天文学家的重要问题,需要在银河系中找到更为直接有力的观测证据。近年来,随着郭守敬望远镜、盖亚卫星等中外大型天文设施投入观测运行,并获得海量观测数据,助力中国天文学家发现恒星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光谱数据优势,筛选出迄今最精细的9万多颗太阳邻域的恒星样本,并获取了每颗恒星的金属元素含量和质量。结合盖亚卫星观测数据,他们首次通过俗称“数星星”这一最直观的恒星计数法,对具有不同金属元素含量和年龄的恒星进行统计,从观测角度直接获取了几乎不依赖于任何模型的恒星初始质量函数。
宇宙不同地方需要合适“尺子”正确测量
研究团队认为,无论是测量宇宙不同阶段星系中暗物质和重子物质质量、构建星系化学演化,还是理解恒星形成过程、分析双星演化的物理机制、探测太阳系外行星,甚至包括研究恒星级引力波事件等一系列天体物理学前沿问题的研究,都将因恒星初始质量函数的变化而受到挑战。
刘超以“尺子”作比喻指出:“这如同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,天文学家需要更换合适的‘尺子’,才能得到正确的测量结果。例如,使用银河系目前的‘尺子’就无法测量早期的宇宙”。
论文合作者、中科院紫金山天文台符晓婷副研究员补充说,如此复杂变化的恒星初始质量函数,对恒星形成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),将助力天文学家在银河系更深远区域及近邻星系中进一步验证该重大发现,为更深入理解恒星初始质量函数和恒星形成的物理过程,提供更加丰富的天文观测数据。(完)
(新春走基层)中老铁路上演“列车春晚” 中老泰三国民众共庆“中国年”****** 中新网昆明1月19日电(缪超 黄再云 张伟明)中国京剧、汉服舞、茶艺表演、写春联送福字、老挝乐曲、泰国舞蹈……19日,在时速160公里的中老铁路C272次动车上,举行了一场以“中老一家亲,祥和中国年”为主题的中老铁路“列车春晚”。 北起中国昆明,南连老挝万象,全长1035公里的中老铁路作为“一带一路”的标志性工程,开通运营一年多来,其影响已外溢到泰国、马来西亚、新加坡等诸多国家和地区,区域互联互通、共同发展的带动效应明显,沿线商贸民生受惠颇多。 图为演员与小乘客互动。 李嘉娴 摄当天的“列车春晚”于10时开始,随着《让我听懂你的语言》音乐响起,身着民族服饰的中国傣族姑娘依波逢翩翩起舞,车厢内顿时热闹起来。依波逢来自云南西双版纳傣族自治州,曾到老挝留学。回国后,她成为中老铁路列车员,“我一直在提升自己,服务好旅客,当好中老友谊的使者。” 依波逢的舞蹈刚结束,云南省京剧院的青年演员登场唱起《贵妃醉酒》选段,“海岛冰轮初转腾,见玉兔,玉兔又早东升。”含蓄婉转的唱腔,雍容华贵的扮相,赢得旅客阵阵掌声。 图为演员在列车上表演《贵妃醉酒》选段。 李嘉娴 摄“春节来临,我们将京剧这一中国国粹搬上中老铁路动车,是想让中老泰三国民众感知中华优秀传统文化的独特魅力。”云南省京剧院青年演员张雯琦说。 京剧唱罢,老挝乐曲唱响。乘坐C272次动车从昆明前往西双版纳研学的老挝籍铁道教师李灵美、陈尚德伴着悠扬的老挝乐曲,带动旅客们一同跳起老挝舞蹈。陈尚德告诉记者,“我们正在昆明铁道职业技术学院学习铁路知识,学成回国后将成为老挝铁路职业技术学院的老师,我们将为老挝培养更多铁路人才,维护好、运营好老中铁路,开发好、建设好老中铁路。” “能在中老铁路列车上体验到中国的年味,很温馨!”泰国旅行者陈慕筠兴奋地加入到联欢互动中,现场教授旅客们泰国舞蹈,“我非常期待泰中铁路早日建成,与中老铁路连通,这样我们的国家就能更好地融入区域发展,泰中两国就有更多经济文化交流。” 图为旅客和列车员举对联合影留念。 李嘉娴 摄国之交在于民相亲,民相亲在于心相通。“中老一家亲,祥和中国年”中老铁路“列车春晚”每一个节目都为中老泰三国旅客带来特别的欢乐,车厢里不时传出一阵阵笑声。 据悉,今年春运以来,中老铁路中国段客流激增,旅客主要以探亲流、旅游流和学生流为主,中国铁路昆明局根据客流需求,精准投放运力,日均开行28对动车组列车,每天发送3.7万人次,高峰期达到35对,每天发送旅客4.4万人次,有效满足了旅客出行需求。(完)
|