Merenje 110 jata: početna funkcija mase nije univerzalna

Podaci misije Gaja Evropske svemirske agencije poslužili su za merenje koje dovodi u pitanje jedno od najstarijih radnih pravila astronomije. Tim sa Univerziteta Misuri i Univerziteta Ročester izmerio je raspodelu masa zvezda u 110 zvezdanih jata Mlečnog puta i utvrdio da početna funkcija mase, pravilo staro više od 50 godina, nije svuda ista. Rad pod naslovom Direct Evidence for Stellar Initial Mass Function Variation in the Milky Way objavljen je u časopisu The Astrophysical Journal Letters, a Univerzitet Misuri ga je saopštio 11. avgusta 2026. Autori su Čarls Stajnhart, profesor astronomije na Univerzitetu Misuri, Karter Majerhof, student osnovnih studija na istom univerzitetu, i Aleksander Lining sa Univerziteta Ročester.

Šta je početna funkcija mase

Astronomi ne mogu direktno da vide većinu najmanjih i najslabijih zvezda u dalekim galaksijama. Svetlost koja do nas stigne iz takve galaksije dolazi pretežno od krupnih i sjajnih zvezda, a sitne se gube u tom odsjaju. Početna funkcija mase je pravilo koje opisuje odnos broja krupnih i sitnih zvezda u trenutku kada jato nastane, pa se preko njega, iz onoga što se vidi, procenjuje koliko ima onoga što se ne vidi.

Na toj računici počivaju procene mase, starosti i razvoja galaksija, a pretpostavka koja je uz nju išla više od pola veka bila je da zvezde svuda nastaju u približno istim srazmerama. Stajnhart je u saopštenju univerziteta rekao:

Jedna od osnovnih pretpostavki astronomije možda je previše pojednostavljena. Druge galaksije nisu kršile zakone fizike, mi smo ih merili pogrešnim metrom.

Metar iz te rečenice je upravo početna funkcija mase, koja se u galaksijama ne primenjuje kao gruba procena nego kao ulazni podatak od kog zavisi krajnji broj.

Kako je mereno

Gaja je mapirala blizu dve milijarde zvezda Mlečnog puta, i tek je ta preciznost omogućila da se pojedinačna jata mere i porede. Iz kataloga od 7.167 zvezdanih jata izdvojeno je 110 koja su dovoljno kvalitetno posmatrana i imaju dovoljno zvezda da se merenje sprovede pouzdano.

Posao nije bilo prosto prebrojavanje zvezda po jatima. Ono što se u jatu vidi danas nije početna raspodela masa, jer se jato menja tokom miliona i milijardi godina: najkrupnije zvezde odžive svoje i nestanu, a najsitnije bivaju izbačene iz jata. Nagibi funkcije mase se tako iskrive. Veličina koja pri tome ostaje stabilna je prelomna masa, tačka na kojoj se raspodela lomi, i nju je tim uzeo kao meru koja se sme porediti između jata različite starosti.

Šta je nađeno

Razlike u prelomnoj masi između jata su znatne. Povezane su sa starošću jata, dakle sa osobinama oblaka iz kog je jato nastalo, a ne sa kasnijom evolucijom samih zvezda u njemu. Iz toga sledi da su jata nastala pre više milijardi godina imala drugačiju početnu funkciju mase od onih koja nastaju danas.

Odatle vodi i najzanimljivija posledica. Neke galaksije koje snima svemirski teleskop Džejms Veb izgledaju masivnije nego što se očekivalo, a to bi moglo da bude posledica toga što su u njima zvezde nastajale u drugačijim srazmerama, u sredini koja nije ličila na današnji Mlečni put. Autori zato ne predlažu da se početna funkcija mase odbaci, nego da se proširi tako da uzme u obzir uslove nastanka.

Obrazac koji smo pronašli iznenađujuće je čist. Umesto da primenjuju isti model na svaku galaksiju, astronomi bi mogli da uzmu u obzir uslove pod kojima su zvezde nastale i izaberu početnu funkciju mase koja najbolje odgovara toj sredini.

Tako je Majerhof, koautor rada i student osnovnih studija, opisao praktičnu stranu nalaza u saopštenju univerziteta.

Šta ovo ne dokazuje

Merenje je rađeno na 110 jata izabranih iz kataloga od 7.167, i sva ta jata su u Mlečnom putu. Uslovi u ranim galaksijama, u kojima su gustina i hemijski sastav bili drugačiji, nisu izmereni, na njih se zaključuje posredno.

Veza sa starošću jata je izmerena kao obrazac u podacima, a ne kao opisan fizički mehanizam. Rad takođe ne daje novu masu nijedne konkretne daleke galaksije, niti govori koliko su dosadašnje procene promašile. On pokazuje da jedan ulazni podatak nije konstanta, i da bi zato svaka procena koja ga koristi trebalo da bude popravljena. Stajnhart je to u saopštenju univerziteta sažeo ovako:

Otkrili smo da je svemir komplikovaniji nego što smo pretpostavljali. Ali smo istovremeno sve bliži tome da ga izmerimo ispravno.

Sledeći korak koji autori predlažu je gipkiji opis početne funkcije mase, sa parametrom koji beleži sredinu u kojoj su zvezde nastale. Dok se on ne napravi i ne proveri na podacima izvan Mlečnog puta, procene mase dalekih galaksija ostaju onakve kakve jesu, korisne i nesigurne u isti mah.