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)
东西问·中外对话 | “银发浪潮”汹涌而来,世界能给中国哪些启示?****** 中新社北京6月8日电 题:“银发浪潮”汹涌而来,世界能给中国哪些启示? 中新社记者 阚枫 当“老龄化”伴随“少子化”,“一老一少”成了很多国家面临的世界性难题。 2021年的中国经济数据显示,中国65岁及以上人口超过2亿,占全国人口的14.2%,已达到“中度老龄化社会”的指标。 世界人口最多的国家遇到“银发浪潮”,如何将“老年负担”变“长寿红利”,这是中国必须攻克的大课题。 环视全球,西欧是最早开始人口老龄化进程的地区,而亚洲国家中,日本、韩国都有应对老龄化的丰富经验,东西方社会可以给中国提供哪些“他山之石”? 就此,中新社“东西问·中外对话”邀请日本国立社会保障和人口问题研究所副所长林玲子,韩国东国大学原社会学教授、中国研究所所长金益基,荷兰鹿特丹伊拉斯谟大学和荷兰跨学科人口研究院(NIDI)访问学者、香港科技大学社会科学和公共政策教授、老龄化中心主任贝斯图与中国人口学会副会长、中国人民大学副校长杜鹏展开对话。 专家们表示,老年人群并非社会负担,而是巨大的社会资源。一个国家或地区社会经济发展并不一定由人口数量决定,而在于人口政策能否最大化激发人力潜能。中国需要适应新的人口现实,充分利用所拥有的人力资源,释放社会中人口的全部潜力,从依靠“人口红利”转向收获“人才红利”。 对话实录摘编如下: 与人口数量相比,人口政策更重要 杜鹏:对于老龄化,中国舆论中出现了对人口抚养比和经济增长动力削弱的忧虑情绪。在人口政策调整和社会配套跟进方面,日韩两国有什么需要特别提醒中国的经验之谈? 林玲子:社会经济发展并不一定由人口数量决定,而在于人口政策能否最大化发挥人力潜能。一个能够充分发挥现有人口能力的政策,比单纯的人口数量更重要。亚洲国家必须适应逐渐增多的老年人口,从而相应地调整政策。 金益基:韩国社会已经历过20世纪60年代以来人口变化的主要阶段,出生率和死亡率都开始下降。现代化、社会经济发展、人口计生政策等社会经济因素都对韩国人口变化产生了影响。1996年开始,韩国政府改变了政策风向,由限生转向促生,但这为时已晚,日本和韩国的促生政策都没有收到实效。
杜鹏:贝斯图教授在新近的学术论文中认为,如果人力资本得到快速增长,低生育率可能不会对中国未来几十年的持续发展构成大的障碍。能否概述得出这一结论的过程? 贝斯图:这是基于沃尔夫冈·卢茨提出的“人口新陈代谢”概念得出,即一个人口老龄化社会,如果受教育程度相对更高,人们的技能水平相对更高,且人力资本的改善可以转化为生产力提高,这种人力资本的转变就可抵消人口结构变化带来的影响。中国需要适应新的人口结构现实,释放社会中人口的全部潜力,而不仅仅是创造和要求更多的人口资源。 让年轻人生孩子,什么才是他们最想要的? 杜鹏:应对低生育率,世界不少国家的经验大致分三个方面:从产假、育儿假等方面给予时间支持,从津贴、减税等方面给予经济支持,从托育照护等方面给予服务支持。从大家的经验观察,年轻人想要的是什么? 林玲子:日本人尤其是男性,通常工作时间很长,所以日本一直以来都尝试着对工作风格、工作方式进行改革。但是最大的影响是新冠疫情带来的,居家办公的人一下子多了起来,尤其是2021年,结婚率上升了。如果远程办公、弹性办公方式继续下去,可能会给年轻人创造比较好的条件。除此之外,产假和陪产假,还有诸如津贴等经济支持也很重要。 金益基:韩国政府效仿北欧国家的“工作—家庭平衡”政策,但是韩国政府没有做到为工作女性提供充足的福利,甚至对男性来说也没有一个切实有效的环境(提高生育率)。提高生育水平,弹性工作和陪产假都是必不可少的,这也是韩国年轻人最想要的。 贝斯图:工作单位政策必须要和国家政策同步,提供更好的工作环境,同时也要在家庭内部平衡男女角色,男女双方都应在照顾孩子和家务中作出同等贡献。 少子化和低生育率本身,与其说是一个生育问题,不如说是社会其他问题的表征。比如年轻人要照顾孩子、父母、伴侣的父母,压力太大,政府确实想支持生育,但要想达到目标,可能要先在老年护理领域投入资金,去分担劳动年龄人口肩上的担子。 资料图:一些孩子在家人的带领下走进农田参与劳动。中新社发 王俞 摄 图片来源:CNSphoto应从“人口红利”转向“人才红利” 杜鹏:老年人群并非社会的负担,而是巨大的社会资源。在开发“银发资源”方面,日韩的经验能给中国带来哪些启示? 林玲子:不能认为老年人寿命的延长会带来社会负担。日本人口确实是在减少,但预期寿命每年都在延长,这就意味着,增加的老龄人口放缓了整体人口减少的趋势。传统意义上的劳动人口确实在减少,但是如果考虑到健康的老人数量在增加,那么实际劳动人口并未大幅减少,我们要做的是促进就业,促进老年人就业。 金益基:韩国正制定各种计划为老年人创造就业机会,制定了各种扶持计划。我们成立了韩国老年人力开发院,全面统筹相关工作,该机构正致力于为老年人提供适当的就业机会和参与社会活动的机会。 杜鹏:贝斯图教授近期在文章中写到,中国要适应人口格局的巨大变化,逐步从依靠“人口红利”转向收获“人才红利”。西欧国家在这方面有哪些经验和教训可供中国借鉴? 贝斯图:每当讨论老龄化带来的负担时,我们必须准确地定义“负担”所代表的实际含义。我之所以谈到这种人力资本红利,是因为如今的年轻人与50、60、70年前的年轻人有很大不同。他们所掌握的技能、面临的机遇,如果被转化为更高的生产力,实际上就可以产生这种红利。我们应该考虑如何改进劳动力市场的整体结构,而不是把老年人或60岁以上的人群割裂出来看待。 资料图:辽宁沈阳一公园内,一群爱好冰球运动的退休大爷组建冰球队进行比赛。如何让人们接受“延迟退休”? 杜鹏:当前,“延迟退休”是中国社会热度较高的话题,其他一些国家也同样面临这一问题,如何在全社会达成延迟退休的共识?又如何做好配套制度安排? 贝斯图:在英国,退休和养老金之间的联系已不那么紧密,没有所谓的退休年龄。你的公司不能强迫你在60岁或65岁,或其他任何年龄离职,除非有一些非常具体的正当理由。这与养老金年龄不同,领取养老金的年龄仍然是固定的。所以,你可以选择退休,选择离职,但你无法在特定年龄之前领取养老金。这可以防止人们在他们真正想离职前就被迫失去工作。 人们说这会剥夺年轻人的工作,让人工作到六七十岁会增加年轻人口的失业率,但我认为这种说法缺乏证据,我们应该考虑人们在不同的年龄阶段如何承担不同的工作。 林玲子:我们必须区分退休年龄和领取养老金年龄。日本正将养老金领取年龄从60岁提高到65岁,但我们决定不再往后延迟,因为保持养老金体系可持续性很重要,这样人们才会信任它。目前,我们可以选择从70或75岁开始领取养老金,如果延迟领取,获得的养老金会更多。 至于退休年龄,必须让它变得灵活,这样未来工作市场才能更灵活。我们可以为人生设立一个“第一工作阶段”,从20多岁到50岁,这个阶段,我们会结婚生子。到了50岁,孩子长大成人,就可以开启“第二工作阶段”,从50岁开始积累新的经验。我们可以工作到60岁或70岁以后,甚至80岁或100岁。这种退休年龄的设定是创造新型社会或适老社会的关键。(完)
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