Αστροφυσική: Αστρονόμοι βρίσκουν αποκλίσεις στην αρχική συνάρτηση μάζας

Αέριο και σκόνη σε γιγάντια μοριακά νέφη βαθμιαία συνενώνονται κάτω από την επίδραση της βαρύτητας για να σχηματίσουν άστρα. Το πώς ακριβώς γίνεται αυτό, ωστόσο, δεν είναι επαρκώς κατανοητό. Η μάζα ενός άστρου, για παράδειγμα, είναι μακράν ο σημαντικότερος περιοριστικός παράγοντας της μελλοντικής του εξέλιξης, όμως οι αστρονόμοι δεν κατανοούν ξεκάθαρα τι προσδιορίζει την ακριβή μάζα ενός νέο-διαμορφωμένου άστρου. Μια άποψη του προβλήματος αυτού είναι απλά να γνωρίζουμε πόσα άστρα του κάθε μεγέθους υπάρχουν, που είναι, η γνώση της κατανομής των αστρικών μαζών σε ένα μεγάλο σμήνος άστρων. Η αρχική συνάρτηση μάζας (IMF) περιγράφει αυτή την κατανομή και επί του παρόντος βασίζεται σε ένα μέσο όρο από τις παρατηρήσεις των άστρων του δικού μας Γαλαξία.

Η παρατηρούμενη IMF έχει σχετικώς λίγα άστρα μεγάλης μάζας (εκείνα που είναι πιο μεγάλης μάζας από τον Ήλιο μας). Τα άστρα του μεγέθους του Ήλιου είναι συγκριτικά άφθονα. Τα άστρα τα κάπως μικρότερα από ότι ο Ήλιος είναι ακόμη πιο συνηθισμένα, όμως μετά τα άστρα μειωμένης μάζας (κάτω από το ένα δέκατο της μάζας του Ήλιου ή ακόμη μικρότερης) μειώνονται σε αριθμούς. Η ακριβής στατιστική των άστρων μικρής μάζας είναι κάπως αβέβαιη επειδή είναι αδύναμα και δύσκολο να ανιχνευτούν. Συζητιέται επίσης η θεωρητική βάση για την IMF, καθώς και το εάν η IMF του Γαλαξία μας είναι αντιπροσωπευτική της IMF οπουδήποτε αλλού στο σύμπαν. Η σχετική αφθονία των στοιχείων (η «μεταλλικότητα») στο καταρρέον νέφος, για παράδειγμα, υποστηρίζεται ως ένας τρόπος για να τροποποιηθεί η IMF.

Η ιδέα μια καθολικής IMF, ωστόσο, έχει υπάρξει ακρογωνιαίος λίθος της αστρικής θεωρίας για δεκαετίες, όμως πρόσφατα έχει υπάρξει αξιόλογη προσπάθεια να ελεγχθεί και να αμφισβητηθεί αυτή η υπόθεση, που καθίσταται δυνατή εν μέρει με ευαίσθητα όργανα ικανά να μετρήσουν άστρα που είναι μικρότερα και/ή πιο αδύναμα. Καθώς άστρα διαφορετικών μαζών έχουν ατμόσφαιρες που εμφανίζουν διαφορετικά φασματικά χαρακτηριστικά, η φασματοσκοπία ενός απομακρυσμένου σμήνους του οποίου τα μεμονωμένα άστρα δεν μπορούν να διακριθούν, μπορεί εν τούτοις να αποκαλύψει τις αναλογίες των άστρων διαφορετικών μαζών εντός του σμήνους από τις αναλογίες αυτών των χαρακτηριστικών.

Ο αστρονόμος του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) Charlie Conroy και τέσσερις συνάδελφοί του μελετούν την IMF με το τηλεσκόπιο Keck και το φασματόμετρό του. Βρήκαν ορισμένες αποκλίσεις στην IMF, και σε αντίθεση με ορισμένες προσδοκίες, συμπεραίνουν ότι η μεταλλικότητα δεν είναι η αποκλειστική υπεύθυνη αυτών των αποκλίσεων. Αντί αυτής, συμπεραίνουν ότι οι ταχύτητες του υλικού στα αστρικά σμήνη φαίνεται να είναι ένας βασικός παράγοντας. Το αποτέλεσμα, το οποίο τώρα θα ελεγχθεί με περισσότερες μετρήσεις, είναι σημαντικό επειδή υποδηλώνει ότι χρειάζεται ένα διαφορετικό θεωρητικό πλαίσιο για να εξηγήσει την προέλευση της IMF.

Πηγή: CfA

Περισσότερα στη δημοσίευση: Initial Mass Function Variability (or Not) among Low-velocity Dispersion, Compact Stellar Systems. The Astrophysical Journal Letters.