星系的命運是由多樣化和廣闊的宇宙中新的恆星群誕生時的初始質量分佈決定的。這種關係被稱為初始質量函數（IMF）。50多年來，天文學家一直認為IMF是一種普遍的關係，這意味著它在整個宇宙中是一致的。

新的研究顯示，新誕生的恆星（黃色、橙色和紅色圓圈代表質量從高到低的恆星）的質量隨其金屬豐度和出生時間（內圈代表出生較早）而變化。

然而，最近的發現意味著，在某些恆星形成特別旺盛的星系中，IMF的形式可能與銀河系中通常假設的不一樣。為了證實這些發現，天文學家需要在銀河系內收集更多的直接觀測證據。

現在，基於大天區多目標光纖光譜望遠鏡（LAMOST，也被稱為郭守敬望遠鏡），由中國科學院國家天文台劉超教授領導的一個研究小組發現了關於IMF如何隨不同環境變化的關鍵性直接證據。

這項研究最近發表在《自然》雜誌上。

李家棟說：”IMF隨著金屬元素水平的變化而變化，在宇宙歷史上較早誕生的恆星群比較年輕的恆星群包含更少的低質量恆星。”

恆星初始質量函數（IMF）描述了一個群體中新恆星的初始質量分佈。資料來源：NAOC

在一定體積內計算恆星是測量低質量（紅矮星）恆星IMF的一種直接和經典的方法，其質量分佈不隨時間演變，因此這種方法基本上不受模型或假設的影響。

“儘管以前的許多研究都應用了恆星計數來推導IMF，但有兩個問題沒有得到解決。一個是在以前的工作中只計算了少量的恆星。第二是以前的研究沒有考慮和測量恆星的金屬性質，”該研究的共同作者張志宇教授說。

LAMOST提供的光譜包含了數百萬顆恆星的化學成分、溫度和光度的信息，使研究人員能夠測量附近紅矮星的金屬性。通過從LAMOST和蓋亞調查的目錄中選擇大約93000顆紅矮星，研究人員能夠根據恆星的金屬性進行分組，併計算出每組恆星的質量分佈。

這項研究揭示了我們的銀河系中低質量恆星的可變豐度，並為恆星形成的模型建立了一個強大的基準。這些發現也可能影響到遙遠星系的化學富集模型的結果，以及對星系質量和行星形成效率的估計。

劉教授說：”例如，星系的總恆星質量通常是通過假設IMF是不變的來估計的，但如果IMF是可變的，這可能會改變星系的總質量估計，並可能改變銀河系天文學領域。

德國波恩大學IMF相關學術權威Pavel Kroupa教授對這些結果進行了評論。”作者在大量觀察到的恆星的基礎上報告說，本地銀河系盤中晚期恆星的IMF是與金屬性和年齡相關的。這些結果對於解決恆星IMF的普遍性非常重要，並且能夠深入了解在銀河係不同時間和不同條件下形成的恆星種群的可能轉變。”