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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),纵坐标显示恒星初始质量函数的形状。 中科院国家天文台 供图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)

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考古发现石峁遗址目前最高等级墓地 彰显石峁社会文明化程度******

  中新网西安1月12日电 (记者 阿琳娜)记者12日从陕西省文物局召开的新闻发布会获悉,考古人员在皇城台发现目前石峁城址和石峁文化最高等级墓地。据介绍,皇城台高等级墓地更加彰显出石峁社会的文明化程度,是石峁已进入早期国家形态的重要实证,是近年来中华文明探源工作的重要收获。

图为出土玉锛。 陕西省文物局供图图为出土玉锛。 陕西省文物局供图

  2022年度石峁遗址的发掘集中在皇城台上,揭露了发现于2018年的皇城台高等级墓地的冰山一角。同时,为尽快促成大台基南护墙的整体保护规划,揭露了大台基西南角。

  大台基西南角与最早发现的大台基东南角形制一致,为弧形转角。此次发掘还发现有十几件精美的石雕,其中以西南转角处的石雕最具特征。该石雕为青绿色砂岩制成,砌筑于大台基的西南转角处,转角部分设计为圆弧形。由于以往发现的石雕有风化不一、倒置、排列散乱等现象,模糊了对石雕用途的认识,大台基西南转角石雕的发现证实了大量砌于大台基护墙上的石雕均特为大台基所制作。

  墓地择址在大台基西侧一处东高西低的坡地上,目前确认了墓地的东界、西界,南界、北界还需要进一步的发掘。在东界墙上发现有进入墓地的门道。结合之前在平行于东界墙的大台基西夹墙上发现的形制相似、位置相近的门道,专家认为这两个门道串联起了宫殿区和墓葬区。

图为皇城台墓地的墓葬。 陕西省文物局供图图为皇城台墓地的墓葬。 陕西省文物局供图

  2022年度共发现墓葬20座,其中5座石棺墓、3座小型竖穴土坑墓、12座大型竖穴土坑墓。根据墓地内石墙的走势和大型竖穴土坑墓的排列,将目前揭露出来的墓地分为南、北两区。南区墓葬数量多,被石墙划分成数排,排列规整。

图为皇城台墓地的墓葬。 陕西省文物局供图图为皇城台墓地的墓葬。 陕西省文物局供图

  皇城台墓地大型竖穴土坑墓的形制、出土器物与韩家圪旦地点、神圪垯梁遗址、寨山遗址的墓葬基本一致。推断皇城台高等级墓地年代不早于石峁文化中期,绝对年代在公元前2100年至公元前1800年。

  据介绍,皇城台墓地为目前石峁城址和石峁文化发现的最高等级墓地,与“大台基”共同构建起皇城台上“前宫殿—后墓地”的基本格局。结合以往发现,石峁文化墓葬相似程度高,分级标准明确,等级差异明显,是讨论石峁社会的复杂化现象的重要资料。(完)

                                                                                                                                                                                                                                                • 中国网客户端

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