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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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    大家好!我是“雪山之王”******

      最近

      一只半岁的雪豹被放归时却赖着不走

      可爱举动打动了不少网友

      今天就让我们一起来认识

      可盐可甜的“大猫猫”——雪豹

      1

      我从哪里来?

      图源:央视新闻

      “雪山之王”雪豹的行踪非常隐秘,然而,比雪豹更隐秘的是雪豹的化石记录。捷克、奥地利、俄罗斯,甚至中国周口店都曾声称发现过雪豹的化石,但最终都是误认。

      较为可靠的化石记录仅有两条:一个是在阿尔泰山的山洞,另一个是巴基斯坦上西瓦利克山脉发现的下颌骨化石。随着一颗几乎完整的大猫头骨现世于西藏札达盆地,人们终于初步揭开了雪山之王的身世。这颗头骨形成于440 万年前,是迄今为止最早的具有一定雪豹特征的化石,但它比现存的雪豹体型小约 10%。科学家称其为布氏豹(Panthera blytheae),是与雪豹亲缘关系最近的化石种。

      图片来源:J. Tseng 布氏豹(Panthera blytheae)的头骨

      雪豹虽然名字带“豹”,但与它亲缘关系最近的现存大猫却是虎。老虎与雪豹究竟什么时候开始分道扬镳,并无定论。可以确定的是,它们的分化是大型猫科动物中最早的。最终,雪豹成了雪山之王,老虎成了丛林之王,而与雪豹关系最近的布氏豹,湮灭在历史的长河中。

      图片来源:Mauricio Antón 布氏豹(Panthera blytheae)的复原图

      2

      别看我可爱,我浑身都是“武器”!

      雪豹是大型猫科动物里体型较小的,成年后体重大多数为20-55千克,少部分的雄性能达到75千克以上。它们的四肢比例较短,身上的毛发浓密蓬松,它有一条很长很粗的尾巴。

      图源:搜狐网 雪豹的形态

      跟大多数猫科动物一样,雪豹也是独居生活的,只有在发情期,它们才会成对出现。白天雪豹主要躲在岩石下休息,到了早晨和晚上,它们就开始频繁活动了。

      雪豹是高原物种,主要活动在海拔3000-5000米的地区,为了应对寒冷、缺氧的环境,并在陡峭山间生存和捕猎,雪豹进化出许多“秘密武器”:

      自带“加湿器”

      与其他大猫相比,雪豹的头骨宽而短,特别是眶后突部分拱起明显,鼻骨宽大。这使得雪豹的鼻腔更大,能给寒冷干燥的空气高效加温加湿。雪豹还长着大鼻孔,每次呼吸可以吸进更多的气体,因此能在稀薄的空气中获取更多的氧气。

      “雪”盆大口

      雪豹的犬齿横截面呈圆形,因此从各个方向都能对口中的猎物施力,很适应在悬崖峭壁间多样且不确定的攻击角度。另外,雪豹的嘴能张到超过 70°,方便咬住大型猎物粗壮的脖子。

      图源:搜狐网 张开嘴的雪豹

      抗寒防冻“厚外套”

      密集的毛发豹属动物中,数雪豹的毛最密,平均每平方厘米皮肤上有 4000 根毛发。它的毛也最长,冬季腹毛的长度能达到 12 厘米。又厚又长的毛能在雪豹的皮肤附近形成空气层,有效隔绝外界的寒冷,防止热量散失。

      图片来源:snowleopard.org 雪豹的毛

      “雪地靴”

      雪豹的脚掌宽大,指缝间也有厚厚的毛,就像穿了雪地靴,既能保暖,还能轻盈走过雪地而不会下陷太深。

      3

      一个小秘密,你们听了不许笑!

      雪豹是豹属里唯一不会咆哮的物种,这主要取决于发声构造。简单来说,能够咆哮的猫科动物,其舌骨未完全骨化,延展性较高,能发出吼叫声;那么不能咆哮的猫科动物,舌骨则完全骨化,只能发出“咕噜”声。

      图源:央视新闻

      而雪豹的舌骨骨化程度比老虎高

      但又没有小猫那么高

      介于二者之间

      所以雪豹既不能咆哮

      也不能发出“咕噜”声

      它的叫声

      更像是喘粗气的样子

      感兴趣的话

      大家可以搜雪豹的叫声听一听

      有惊喜哦~

      4

      属于我的纪念日

      雪豹的分布范围仅限于中亚12国里面,即以青藏高原为中心的地带。在过去,雪豹因为皮毛是上好的原料,所以遭到人们的大量捕杀,导致生存状态一度濒危,好在经过多年的保护工作,它们已经成功地从“濒危”下降到“易危”。

      目前雪豹的生存状态还不乐观,它的栖息地被严重破坏,尤其是在中亚的一些国家里面,受农牧业、采矿业的影响,加上对偷猎盗猎的打击力度以及气候等因素,雪豹威胁因素仍较为严重。

      图源:新华社红外相机拍摄到的雪豹

      2013年10月22—23日,为期两天的全球雪豹保护论坛在吉尔吉斯斯坦落下了帷幕。决定将每年的10月23日设为国际雪豹日,同时把2015年确定为国际雪豹年。另外,在此次论坛期间,代表们还通过了《2013-2020年雪豹及其栖息地保护全球规划》和《雪豹保护比什凯克宣言》。

      雪豹主要的栖息地在我国,我国雪豹的数量占总量的60%以上,我国针对野生雪豹的保护,主要有三大措施:一是保护栖息地及规划野生动物保护区,二是打击偷猎盗猎及非法贸易,三是加强动物保护意识及法律宣传。

      图源:生态环境部 雪豹“自拍”

      作为国家一级重点保护动物

      “奶凶”的雪山之王

      值得更多人的了解和关心

      需要全人类共同保护

      资料来源:科普中国、京动世界、科普时报、新华社、央视新闻、生态环境部、国家地理中文网

      整理:董小娴

    中国网客户端

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