Die anfängliche Massenfunktion der Sterne variiert mit der Metallizität und dem Alter der Sterne, sagen Astronomen

In dem riesigen und vielfältigen Universum bestimmt die anfängliche Massenverteilung bei der Geburt einer neuen Sternenpopulation das Schicksal von Galaxien. Dieser Zusammenhang wird durch die Anfangsmassenfunktion (IMF) beschrieben. Seit mehr als einem halben Jahrhundert gehen Astronomen davon aus, dass der IWF eine universelle Beziehung ist, dh er ist im gesamten Universum einheitlich.

In den letzten Jahren deuten jedoch einige Hinweise darauf hin, dass in einigen Galaxien, in denen die Sternentstehung besonders aktiv ist, der IMF möglicherweise eine andere Form hat, als in der Milchstraße oft angenommen wird. Aber um diese Ergebnisse vollständig zu verifizieren, müssen Astronomen direktere Beobachtungsbeweise in der Milchstraße finden.

Basierend auf dem Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST, auch bekannt als Guo Shou Jing-Teleskop) hat nun ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Liu Chao von den National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) hat einen entscheidenden direkten Beweis dafür gefunden, wie der IWF in verschiedenen Umgebungen variiert.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Natur am 18. Januar.

„Der IMF variiert mit dem Gehalt an Metallelementen, und Populationen von Sternen, die früher in der Geschichte des Universums geboren wurden, enthalten weniger massearme Sterne als jüngere Populationen“, sagte Li Jiadong, ein Ph.D. Student am NAOC und Erstautor der Studie.

Das Zählen von Sternen in einem bestimmten Volumen ist eine direkte und klassische Methode, um den IMF von massearmen (roten Zwergen) Sternen zu messen, deren Massenverteilung sich nicht mit der Zeit entwickelt; Dieser Ansatz ist im Wesentlichen unabhängig von Modellen oder Annahmen.

„Obwohl viele frühere Studien die Sternenzählung zur Ableitung des IMF angewendet haben, wurden zwei Probleme nicht gelöst. Zum einen wurde in früheren Arbeiten nur eine kleine Anzahl von Sternen gezählt. Das zweite ist, dass frühere Studien die Metallizität von Sternen nicht gemessen haben.“ sagte Prof. Zhang Zhiyu, Co-Autor der Studie.

LAMOST hat Spektren bereitgestellt, die Informationen über die chemische Zusammensetzung, Temperatur und Leuchtkraft von Millionen von Sternen enthalten, wodurch die Forscher die Metallizität naher roter Zwergsterne messen können.

Durch die Auswahl von etwa 93.000 roten Zwergsternen in Katalogen sowohl von LAMOST als auch der Gaia-Durchmusterung konnten die Forscher Sterne nach ihrer Metallizität gruppieren und die Verteilung der Sternmasse in jeder Gruppe berechnen.

Die Studie hat die variable Häufigkeit massearmer Sterne in unserer Galaxie, der Milchstraße, aufgedeckt und einen aussagekräftigen Maßstab für Modelle der Sternentstehung geschaffen. Die Ergebnisse können auch die Ergebnisse von Modellen zur chemischen Anreicherung entfernter Galaxien sowie Schätzungen der Galaxienmasse und der Effizienz der Planetenbildung beeinflussen.

„Zum Beispiel wird die Gesamtsternmasse von Galaxien oft geschätzt, indem angenommen wird, dass der IMF unveränderlich ist, aber wenn der IMF variabel ist, könnte dies die Schätzungen der Gesamtmasse von Galaxien ändern und möglicherweise das Gebiet der galaktischen Astronomie verändern“, sagte Prof. Liu.

Prof. Pavel Kroupa, eine Autorität des IMF an der Universität Bonn, Deutschland, kommentierte die Ergebnisse: „Auf der Grundlage eines großen Ensembles gut beobachteter Sterne berichten die Autoren, dass der IMF von Sternen des späten Typs in der lokale galaktische Scheibe ist metallizitäts- und altersabhängig Diese Ergebnisse sind sehr wichtig, um zu untersuchen, wie universell der stellare IMF ist, und ermöglichen ein tiefes Verständnis der möglichen Verschiebungen in Sternpopulationen, die sich zu verschiedenen Zeiten und unter verschiedenen Bedingungen in der Galaxie gebildet haben .“