國家天文臺旋渦星系初始質量函數研究獲進展

　　中國科學院國家天文臺研究人員最近利用世界最大積分場巡天數據首次觀測到旋渦星系中恒星初始質量函數的變化。恒星初始質量函數（IMF）是當前星系形成演化的熱門話題之一。在星系中，不同質量的恒星往往是在一個分子云中批量形成的。而初始質量函數則描述了恒星形成時，不同質量的恒星所占的比例，即數密度隨質量的變化。初始質量函數對星系恒星質量的測量等有重要意義。

　　研究恒星初始質量函數的最直接的辦法就是通過恒星計數，但對于遙遠的河外星系，當前的望遠鏡還難以分辨單顆恒星，因此需要其他間接的方法來研究初始質量函數。國家天文臺博士生李弘宇、助理研究員葛均強以及研究員毛淑德（兼清華大學教授）等人，利用當前世界上最大的積分場巡天項目——SDSS-IV MaNGA數據，結合星族合成以及星系動力學模型，對816個河外星系的初始質量函數進行了研究，這也是首次利用積分場光譜對旋渦星系的初始質量函數進行研究，該成果即將在國際期刊《天體物理期刊》發表。

　　MaNGA（圖1）是當前世界上最大的積分場光譜巡天項目，利用多光纖束拍攝星系的積分場光譜，從而得到大量的星系光譜、速度場等信息。

　　利用積分場光譜數據，通過星族合成和動力學模型都可以得到星系的恒星質量。但星族合成得到的恒星質量依賴于初始質量函數。因此，通過比較兩種方法得到的恒星質量，便可以限制星系的恒星初始質量函數的形式。圖2顯示了816個星系的初始質量函數隨星系速度彌散的變化。其中縱軸代表了通過動力學得到的恒星質量與通過星族合成得到的恒星質量的比值，該比值代表了星系的初始質量函數。橫軸為星系速度彌散。可以看到，速度彌散較高的星系接近于Salpeter初始質量函數（恒星形成時小質量恒星比例較大）；而速度彌散較低的星系更接近于Chabrier初始質量函數（小質量恒星比例較小）。這反映了不同星系中恒星形成可能受壓強、湍流等物理參數影響，但初始質量函數變化的真正起因仍舊是一個謎。

　　斯隆數字化巡天（SDSS）介紹：該巡天是世界上迄今為止最大規模的星系圖像和光譜巡天項目。自本世紀初開始實施，到2014年7月來已完成三個階段的巡天任務，獲得了全天四分之一的光學圖像和超過100萬星系、類星體和恒星的光學光譜數據，產生了大量具有革命性的天文學研究成果，成為目前用戶最多、產出最豐、影響最大的地面光學和紅外觀測設備之一。從2014年8月開始，斯隆數字化巡天進入第四期（SDSS-IV），該項目由來自全球四大洲40個研究機構的200余位天文學家共同參與實施。國家天文臺與SDSS合作組于2012年12月正式簽署合作協議，成為SDSS-IV的所級成員單位。