2023年1月底，《自然》杂志发表的一篇论文引起了天文学界的广泛讨论：中国科学家发现以前一直被视为固定不变的“恒星初始质量函数”竟然随着金属丰度和年龄发生显著变化。这个天文学中基础物理概念的变化将会影响到人类对恒星形成、星系演化等多个领域的理解。
恒星形成于星际物质密度较高的分子云，其中混合着宇宙初期的原始气体、之前每一代恒星死亡之后的灰烬以及周围恒星喷出的剧烈星风等。当分子云中比较致密的团块或云核发生坍缩时，其密度会越来越大，以致不断吸入周围的物质，核心温度也越来越高，最终发生核聚变反应，诞生一颗恒星。
为了回答这些问题，天文学家们定义了一个基础物理概念：恒星初始质量函数。函数描述的就是在一群恒星诞生时，不同质量的恒星所占的比例。这是一个既基础、又重要的物理概念。说基础，是因为这个函数给出了一个恒星系统的质量分布。不管这个恒星系统是星团还是星系，最终的恒星构成都由这个函数来描述，所以说这个函数在天体物理中有非常基础的地位。
不同质量对恒星意味着什么？简单来说，一个恒星的质量对自身来说几乎意味着一切。恒星之所以能发光，是因为能量来自于其内部的热核反应。恒星质量越大，内部的温度就越高，热核反应也就越剧烈，能参加反应的元素也越多。所以大质量的恒星更热更亮，也能生产出更重的元素。但是原料总有用完的一天，大质量恒星飞快地燃烧自己，寿命也就比小质量的恒星短得多了。
对于一个星系来说，构成它的恒星各自多重也就直接影响到了整个星系的温度、亮度，以及化学组成。“恒星初始质量函数”这个用来描述恒星质量分布的基础概念，正是天文学家用来了解和描述这一切的一把尺子。
从1955年“恒星初始质量函数”这个概念被提出以来，天文学家通常都默认这把描述恒星质量分布的尺子在宇宙各处都是一样的。在这把尺子的基础上，天文学家构建星族演化模型，描述星系的演化，计算系外行星的分布和引力波的概率，一步一步丰富着我们认知中的宇宙图景。
这个由国家天文台、南京大学、紫金山天文台科研人员组成的合作小组已经在一起工作和讨论很长一段时间了。他们之中有研究银河系结构的，有研究恒星演化的，有测量恒星参数的，有做星系化学演化的，有钻研初始质量函数理论的。不同研究方向的人聚在一起，为测量太阳附近恒星的质量分布，绞尽脑汁让每一个细节都没有纰漏。
研究小组结合这两个天上地下的大望远镜数据，在太阳附近筛选出了目前最精细的九万多颗恒星的样本，并给每一颗恒星按照金属丰度、年龄分类，得出了它们的质量。通过最直观的数星星的方法（天文学家管这个叫恒星计数法），从观测里直接数出了不同类型恒星的质量分布。
研究小组惊喜地发现，不管怎么数，都不一样！在不同的年龄分组里，年轻的小质量恒星数量比例比年老组的高多了。这个现象告诉我们：在很久很久以前，并没有那么多小质量恒星形成，但是后来形成的恒星里，小个儿的恒星数量比例增高了。
这一把描述恒星质量分布的尺子，原来是会随着环境和宇宙演化而变化的啊……那使用这把尺子构建出的星族和星系演化的图景，又会怎样变化呢？对于依赖小质量恒星的系外行星探索，又会有什么样的影响呢？宇宙演化不同阶段的重子物质和暗物质质量的计算，会因此也产生变化吗？如果我们问得更深一点，究竟是什么导致了恒星初始质量函数随着环境变化？在如此复杂的初始质量函数下，恒星究竟是怎么形成的？