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)
加强生态修复 守护黄河湿地****** 河南黄河湿地国家级自然保护区三门峡管理处—— 加强生态修复 守护黄河湿地(新时代新征程新伟业) 扑棱棱，两只大天鹅展开白翅，踏水起飞。一名摄影者翻越围栏近拍大天鹅，正在黄河边巡护的李丰波上前阻止。 “如今，这里湿地生态环境持续向好，每年来三门峡越冬的大天鹅有上万只。”河南黄河湿地国家级自然保护区三门峡管理处保护科科长李丰波告诉记者。 河南黄河湿地国家级自然保护区三门峡段，东西长205公里，总面积2.85万公顷，是我国候鸟基本迁徙地、觅食地、越冬地。保护区三门峡管理处，承担所辖湿地的野生动物巡护救护、湿地生态修复治理、疫源疫病监测和大天鹅研究等工作。 “党的二十大报告提出‘推行草原森林河流湖泊湿地休养生息’，我们深感责任重大。”三门峡管理处党支部书记张艺凡说，“我们将以习近平生态文明思想为根本遵循和行动指南，保护野生动物，守护黄河湿地，推进湿地保护事业高质量发展。” 巡护救护野生动物，保护生物多样性 下午3点，李丰波来到距三门峡市区30公里的后地村黄河滩区“天鹅湾”，成群的大天鹅聚集于此，觅食、休憩、飞翔。 拿起望远镜，观察有没有大天鹅落单、受伤；打开手机拍照，上报新发现的野生动物，李丰波的工作很充实。1小时后，他开始统计大天鹅数量。“以20只为1个单位计算，汇总其他巡护员的数据，再通过监控视频截屏核对。”李丰波指着不远处的监控器说。近两年，管理处共设置18个监控点，实现半径3公里24小时监测。 “3700只，这是‘天鹅湾’实时的大天鹅数量。”李丰波说，与往年同期相比，数量增加了。 返回管理处野生动物救护监测中心，李丰波拉上同事崔源，一同观察救助的大天鹅。2020年底，该中心成立，承担全市野生动物的救护、监测、收容、放生工作。 院内的一间屋子是大天鹅收容处，两只大天鹅在水池里悠闲地游来游去。 “两天前，我们接到求助电话：一只大天鹅落到陕州区张茅乡的村民院中。”负责野生动物救护的崔源驱车前往，将其带回救护监测中心。 崔源对大天鹅进行了检查，发现没有外伤，鼻腔中有黏液。他给大天鹅服用药物，补充了葡萄糖。两小时后，大天鹅逐渐恢复。“观察一周，如果康复就放归自然。”崔源说。 被救护的野生动物，不只有大天鹅。救护监测中心成立后，已累计救助雕鸮、红腹锦鸡、长耳鸮、豹猫等野生动物100多只。如今，在黄河湿地保护区三门峡段，分布有野生动物1066种、昆虫582种、鱼类84种、脊椎动物486种、野生植物1121种。鸟类从2003年保护区设立前的175种，增加到目前的315种，其中包括黑鹳、大鸨、中华秋沙鸭等9种国家一级保护动物，大天鹅、疣鼻天鹅、灰鹤等34种国家二级保护动物。 “贯彻落实党的二十大精神，我们将秉持人与自然和谐共生理念，健全巡护救护制度，加大野生动物保护力度，保护黄河湿地生物多样性。”崔源表示。 加强生态修复治理，建设大美湿地 曾经，为叩开高秋建养驴场的大门，杨战锋没少犯难。“今天再敲门，一敲就开。”三门峡管理处副主任杨战锋说着，见高秋建迎了出来。 年过60岁的高秋建，住在三门峡市城乡一体化示范区禹王路街道官庄村，从事养殖业10多年。2021年9月，河南省林业局发布沿黄河湿地自然保护区鱼塘畜禽养殖整改意见，要求核心区、缓冲区停止养殖，拆除养殖设施；对实验区畜禽养殖，无法清退的，签订多方共管协议，杜绝畜禽粪便污染。 高秋建的养驴场位于实验区。起初，杨战锋与三门峡市城乡一体化示范区农业农村局林业科负责人找上门时，高秋建直犯嘀咕：“怕协议签了，养殖场还要拆除。”经过反复解释，高秋建同意签约：占地3亩，养驴100头，不扩大规模，及时清理养殖场粪便，防止渗漏污染。 “今天，我们来看看履约情况。”杨战锋说。 高秋建赶忙把杨战锋拉到驴舍，“驴粪干燥，周边村民拉到地里当肥料，没有随意堆放。” “养驴没超100头。”杨战锋转了一圈，没发现违约之处。 按照要求，三门峡管理处排查出黄河湿地畜禽养殖场13家，均位于保护区的实验区，全部签订保护协议；排查出黄河湿地内果树面积1.3万余亩，涉及农户1551户，全部完成整改并签订规范种植协议。 加强生态修复治理，建设大美湿地，三门峡管理处将责任扛在肩上。 杨战锋和工作专班，来到陕州区大营镇桥头村黄河滩区。“千亩莲塘”边一派忙碌景象，车辆吊起一棵棵红枫树放入土坑，施工人员培土、踩实，支起防护架。 计划种植红枫树700棵，已种植100多棵……杨战锋走进现场了解进度。这里原是一片鱼塘，违规建有农家乐。管理处督促属地于2019年6月底前完成设施拆除，贯通鱼塘水系。2022年3月，陕州区争取到700多万元资金，开展植树种草，实施提升改造，目前已加固坝堤3000多米，种植荷花20多万株。 “过去几年间，我们督促整改保护区内132个问题，促进了黄河湿地保护。”杨战锋说。 这些年，三门峡市持续开展黄河湿地保护区生态修复，清理餐饮船、捕捞船463艘，清理违规企业24家，实施生态修复185.5万平方米。 监测防控疫源疫病，开展大天鹅迁徙科学研究 挎上样本采集盒，三门峡管理处野生动物疫源疫病监测站站长侯长江轻轻走向黄河滩，“每个月取样，最怕惊动大天鹅。” 在距离大天鹅100多米处，侯长江找到大天鹅排泄物，取出棉签棒取样，随后放入采样管。 三门峡管理处自2005年成立以来，持续开展重点物种监测和生物研究项目，防控大天鹅疫源疫病。 回到野生动物救护监测中心，侯长江打开超低温冰箱，放入所采样本，“冷冻后，将送往专业的检测机构，作为大天鹅疫源疫病研究的第一手材料。” 2020年冬天，巡护员发现多只大天鹅死亡。管理处第一时间取样送检，启动应急处置机制，规范收容救护，并对大天鹅栖息重点区域周边实施消毒。自2021年3月至今，未再发现异常情况。 储存了样本，侯长江来到收容处，为之前救助的大天鹅安装卫星信号追踪器，并给大天鹅戴上环形标志。他拿出手机，屏幕上显示大天鹅飞行轨迹监测系统。 “有了这套系统，佩戴有卫星信号追踪器的大天鹅从哪里飞来、经过哪里、飞行高度、活动量、停留点位的经纬度，都一清二楚。”侯长江说，通过研究大天鹅迁徙轨迹，发现到三门峡过冬的大天鹅主要来自蒙古国、我国的内蒙古和新疆；每年第一批飞来过冬的大天鹅，到达三门峡的时间通常在农历九月十五前后。 2022年2月，三门峡市有关部门给24只大天鹅安装了卫星信号追踪器。目前，12只已经返回三门峡，另有12只正在返回途中。 在黄河滩区，侯长江放飞了装有卫星信号追踪器的大天鹅。5分钟后，飞行轨迹监测系统显示大天鹅飞到湿地旁边的麦地。2020年，三门峡管理处组织实施黄河滩区土地平整，在“天鹅湾”周围种植了600亩小麦，作为大天鹅的食源地，并通过观察饮食研究大天鹅的生活习性。 “到三门峡的大天鹅，从几十只增加到1.5万只，说明这里的黄河湿地生态变好。接下来，我们要进一步研究大天鹅对栖息地的要求，更好保护三门峡的黄河湿地。”张艺凡说。(人民日报 本报记者 马跃峰 王 者) 彩多多地图 |
