Co je počáteční masová funkce?

Počáteční hmotnostní funkce (IMF) byla poprvé odvozena v roce 1955 rakouským astrofyzikem Edwinem Saltpeterem a jedná se o metodu výpočtu rozsahu různých hmot pro hvězdy, které se vytvoří z kondenzujících plynů ve vesmíru. Je to forma rozdělení pravděpodobnosti, která používá složité matematické a fyzikální rovnice se základní hodnotou jedné sluneční hmoty, která představuje hmotnost Země Slunce jako odrazový bod pro řadu dalších hvězd, které se budou tvořit. Předpoklad počáteční funkce hmoty ve hvězdné astronomii je, že je mnohem běžnější a pravděpodobnější, že se hvězdy s nízkou hmotností budou tvořit v prostoru, než je tomu u hvězd s vysokou hmotností, přičemž hvězdy, které mají přibližně 0,5 solárních hmot, jsou nejběžnější v galaxie Mléčná dráha od roku 2011. Přes tuto skutečnost, nejvzácnější hvězdy, ve velikosti asi 60 nebo více solárních hmot, přispívají většině viditelného světla do galaxie Mléčná dráha.

Podle většiny odhadů astronomie z roku 2011 existuje v galaxii Mléčná dráha někde mezi 200 000 000 až 400 000 000 000 hvězd. Počáteční hmotnostní funkce předpovídá, že pravděpodobnost pro většinu z těchto hvězd je, že jsou 0,9 solární hmoty nebo méně, zatímco méně než 1% z nich tvoří velikosti v rozsahu od 8 do 120 solárních hmot. MMF počítá hmoty na základě toho, kdy se každá hvězda poprvé vytvořila, a většina hvězd začíná jako trpasličí hvězdy, které mají pouze 0,085 až 0,8 solárních hmot. Jak tyto hvězdy hlavní sekvence stárnou, mají tendenci ztratit hmotnost a získat objem.

Přes široce se měnící podmínky v subelárních oblastech vesmíru, kde se formují hvězdy, se mocenské zákony počáteční masové funkce ukázaly jako pravdivé. To znamená, že bez ohledu na to, zda k vytváření hvězd dochází v malých molekulárních oblacích plynu nebo v hustých hvězdokupách. Tato pozorování jsou v rozporu s teoriemi formování hvězd od roku 2011 kvůli podmínkám, jako je skutečnost, že v kovové husté oblasti vesmíru by distribuce hvězd měla zahrnovat větší procento masivně velkých hvězd.

Odhaduje se, že za přibližně 5 000 000 000 let se Slunce rozšíří, když spálí své vodíkové palivo a začne tavit helium k těžším prvkům. V této fázi Slunce naplní objem prostoru sahajícího na oběžné dráze Země po dobu asi 20% jeho celkového života a 50% své předchozí hmoty si zachová jako červený obr. Jako malé hvězdy, jako je věk Slunce a ztrácí hmotu v procesu, stále více předjímají původní hmotnou funkci více směrem k malému hromadnému konci spektra, z velké části proto, že existuje mnohem více malých hvězd.