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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)，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)
弘扬科学家精神：涵养优良学风 勇攀科研高峰****** 涵养优良学风 勇攀科研高峰(讲述·弘扬科学家精神(特别策划)) 路虽远，行则将至；事虽难，做则必成。 过去一年，在科技强国一线，涌现出很多战略科学家、一流科技领军人才、青年科技人才、卓越工程师，他们用专注和专业突破一道道世界难题，在奋力攻关中，弘扬科学家精神，培育创新文化，涵养优良学风。 自2021年底开栏以来，本报“讲述·弘扬科学家精神”栏目累计刊发40期报道，报道了一大批来自各行各业的科学家。春节前夕，本报记者回访曾经报道过的部分科学家，倾听他们心怀家国、求实创新、协力攻关、默默奉献的动人故事，感悟他们身上爱国、创新、求实、奉献、协同、育人的科学家精神。 ——编 者 爱 国 国家海洋监测设备工程技术研究中心主任王军成 坚持做国家需要的事情 本报记者 李 蕊 距离第一次见到国家海洋监测设备工程技术研究中心主任王军成教授，已过去一年时间。可初见时的情景，依然历历在目：王军成两鬓已是斑白，身着一件陈旧的深灰色大褂，手中握笔，伏案修改着学术论文，听到记者的声音，他抬起头来，露出和蔼可亲的笑容。 四十余载，从青丝到白发，王军成持续在海洋监测领域耕耘。浮标是海洋环境探测、监测的基础装备，在上世纪80年代以前，我国的国产浮标装备和相关技术应用几乎空白，而国际上已经建立了业务化的浮标监测网。王军成带领团队走遍沿海，每天向国家海洋局和中国气象局提供约3万组气象水文数据，为我国发展海洋事业提供了技术支撑。 “我这辈子，人在陆上，根在海里。”这是王军成常说的一句话。从事海洋浮标研究异常艰苦，甚至充满危险。有一次，王军成与团队成员乘船去检修浮标，那天风大，海浪高达2米，他一边修一边吐；那次作业，船与浮标发生了猛烈碰撞，危急时刻，他只能系上绳子、套上救生圈逃生。 再次提起这些经历，王军成仍心有余悸。环境异常艰苦，但王军成依然笃行不怠。“必须加快新型智能海洋浮标研发，让新一代浮标充满‘智慧’。”采访时，谈及下一步工作，王军成兴奋不已，他的眼里闪着光彩，那是他对海洋事业发自内心的热爱。 过去一年，王军成依然忙碌，带领团队日夜攻关，开展自主可控的浮标智能化前沿技术研究。新年伊始，马不停蹄，他们正忙于重点攻克浮标智能化研究的一些关键技术，推动实现我国海洋监测浮标网从“自动化”向“智能化”的升级换代。 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第五版修改书稿上，密密麻麻的便签记录下一个个要修改的地方；打开手头的第六版修改书稿，中国科学院成都生物研究所原研究员印开蒲又讲起添加说明文字的情况。对每一版书稿都精心思考、修改，印开蒲迎来了新作《百年变迁——两位东西方植物学家的影像重逢》一书的出版印刷。 新作来之不易。拍摄过程中，年近八旬的印开蒲背起行囊再出发，不顾高龄体力下降，重访多个老照片拍摄地，记录下生态环境变迁的点滴。而在书籍编辑和校对过程中，老人又一个一个字琢磨，一处一处思考，确保内容准确无误。矢志求实，印开蒲要让作品经得住历史和读者的检验。“不能有一处遗漏，也不能有一处含糊，全部都要弄通弄明白。”印开蒲说。 回想起10余年前《百年追寻——见证中国西部环境变迁》一书出版发行，过往历历在目。那是印开蒲历时6年，走遍四川、重庆和湖北等地寻访、拍摄和记录的成果。当时书籍甫一出版，就掀起一股潮流，许多人自发拍摄生态照片，记录环境变迁。而今，捧起即将付梓的再版书稿，印开蒲仍然对每一个细节都记忆犹新，还常常把有趣的内容分享给读者。“在选照片时，要通盘考虑，不能缺漏、更不能含糊，有些变化很大的地方，还要找当地的老乡和县档案馆的专家咨询核实。” 择一事，终一生。成为一名生态学家，于印开蒲而言也许偶然，但60余年坚持却绝非意外。从学习绘制植被地图，到参与横断山脉植被调查等多项考察，从建言九寨沟和亚丁自然生态保护，到记录跨越百年的生态环境变迁，履行好作为生态学家的责任，印开蒲始终坚持记录事实、讲述真实、传播现实。植被分布在他的精细测量下转变为可供后人研究的基础资料，生态环境变迁在他的讲述下受到广泛关注，西部生态环境变迁在他的记录下成为阐释美丽中国的最好注脚。 一切源于求实，一切得益于求实。“让所做的东西都立得住脚”，这位老生态学家用一生证明好成果经得住历史和实践检验。 奉 献 青海省地质矿产勘查开发局总工程师潘彤 在高原上绽放青春年华 本报记者 贾丰丰 夹杂着零星雪花，寒风掠过城市的上空。夜色中，青海矿产勘查开发局12楼，总工程师潘彤的办公室内依然灯火通明…… “目前，我们正围绕柴达木盆地盐湖资源的保障能力提升进行集中攻关研究，特别是深层含钾卤水的形成机理、开发利用、成矿单元划分及成矿过程等，过年前还有一些工作要抓紧干完。”晶莹剔透的盐花，对潘彤来说意义非凡，因为这背后连接着国家战略性矿产的安全供给，“随着我们对柴达木盆地成矿单元和成矿规律认识的不断深入，这将为青海建设世界级盐湖产业基地提供新的找矿方向。” 从两个千万吨级铜铅锌国家资源储备基地轮廓初显，到察尔汗盐湖、锡铁山开发利用，再到助力青藏高原生态保护……这些年，潘彤和同事们用脚步踏遍了高原的山山水水，高原也塑造了他们勇攀高峰的坚韧品格，赋予了他们像大山一样默默坚守的性格特质。“野外工作不仅是对地质现象的记录与描绘，更饱含着对壮美山河和边远地区群众真挚的爱，能把个人的事业与奉献祖国、造福人民结合起来，何其有幸！”年近花甲，潘彤依然干劲满满。 “选择了地质工作，就选择了和荒山野岭作伴，选择了对大地深处的艰难探索。”潘彤说，这不仅意味着艰苦的付出，更意味着道路的曲折。“最多时，我们有上万人奋战在找矿一线，但每一次出成果都十分艰辛，我们相信，只要不怕苦、不服输，使劲钻研，功夫就不负苦心人。”潘彤说，“就像每个战士都想建立战功一样，为祖国找到富矿是每个地质队员的梦想。每一次地质发现都离不开前人的积累、同事的配合，这背后，是地质人不怕吃苦的劲头、反复试错的勇气，也是拼搏奉献的传统。” 科学探索从来都不是坦途，但大地不会辜负每一个努力前行、不断攀登的人。正如潘彤所言，“只要心怀家国，奉献又何尝不是一种绽放，高原就是人生的舞台，这是我们地质人的诗与远方，也是无言的浪漫！” 协 同 中科院国家授时中心量子频标研究团队 像齿轮嵌套一样精诚合作 本报记者 原韬雄 2022年10月31日下午，中国空间站梦天实验舱在文昌航天发射场发射成功；2000公里外，坐落于陕西西安临潼区的中科院国家授时中心掌声阵阵……在梦天实验舱内，有着他们心血的结晶——空间站高精度时频科学实验系统。 该系统由任务总体单位中科院国家授时中心联合中科院上海技术物理研究所，一起组织国内10余家单位共同研制，是梦天实验舱内最复杂、难度最高的科学实验系统。它将是全球最高精度的时间频率产生及原型系统，包含了国际首台空间光钟、国际首台空间超窄线宽激光器、国际首套具有微波和激光双链路的低轨航天器天地时间频率比对系统……这些科研成果的背后，凝聚了众多科学家的智慧与心血。 国家授时中心主任张首刚是该项目的首席科学家和总指挥。上次见他是10个月前，如今再次见面，他依然腰板笔直、走路带风，却能从他的双眼中看出明显的疲态。“把地面实验室里近40立方米的三台原子钟、比对测试系统及光纤时频传递系统等装置压缩进容积不到1.2立方米的空间站实验柜，技术指标不降，还要能承受巨大的力学冲击，同时所有仪器都是自主研制，难度超乎想象。”张首刚说，“但我们做到了！” 全国10余家单位、200多人的科研团队、历时12年，终于将“光钟按计划交付上天”。空间光钟是原子钟研究的制高点，每一项性能的测量和优化都需要漫长的过程。由于成熟度低，许多电子、光学和物理系统都需要各方研究人员重新设计，反复试验。 在2022年为期80多天的攻关阶段，所有科研人员吃住都在实验室，连平常特别忙碌的张首刚有时也“吃不消”。“楼道里堆着架子床，我在实验室门口现场办公，方便与团队随时沟通。”张首刚回忆，“大家不怕辛苦，怕的是赶不上进度。” 万人操弓，共射一招，招无不中。在中科院国家授时中心，科研人员们精诚合作，集智攻关。正如张首刚所言：“每一名科研人员就是一个齿轮，把自己拧紧了、转起来，大家相互嵌套、精诚合作，我们一定能攀向一座又一座科学高峰。” （文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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