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中国天文学家主导破获宇宙“大案”:锁定富锂巨星真身

2020年10月07日 08:45 来源:未知 手机版

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中新网北京10月6日电 (记者 孙自法)宇宙中富锂巨星的真实身份是什么?其锂元素含量超过恒星演化理论值的上千倍是怎样形成的?这一备受学界关注的、事关宇宙起源与演化的“大案”,最新由中国天文学家主导的国际科研团队携手破解,他们通过监测恒星“心跳”形成的“心电图”发现,绝大多数富锂巨星其实都是红团簇星,而不是传统上所认为的红巨星。

恒星演化示意图。(中科院国家天文台/国际科研团队 供图)

七国天文学家合作“破案”

北京时间10月6日凌晨,中国、日本、法国、荷兰、美国、澳大利亚、丹麦等国科研人员合作完成的关于富锂巨星真实身份的重要天文研究成果论文,在国际学术期刊《自然·天文》发表。中国科学院国家天文台赵刚研究员、施建荣研究员为论文共同通讯作者,中科院国家天文台闫宏亮副研究员与周渝涛博士为论文共同第一作者。

该国际科研团队借助中国郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜,英文缩写LAMOST)巡天数据和美国开普勒(Kepler)太空望远镜的星震数据,以及日本昴星团望远镜、中国丽江观测站2.4米和1.8米望远镜等,通过采集大量富锂巨星的光谱及震动数据,研究得出与传统观点截然不同的结论。这一发现挑战了传统的恒星演化理论,对最终解开锂元素起源之谜至关重要。

天文学家通过恒星监测恒星的心跳和分析它们的光谱揭秘富锂巨星的真实身份。(喻京川/绘制,中科院国家天文台 供图)

为什么要聚焦锂元素?

中科院国家天文台科普解读称,说到锂元素,现代人并不陌生,无论是智能手机、平板电脑,还是无人机、电动汽车,都在使用锂电池供电。这个在近十年才陆续进入大众视野中的“新兴”元素,其实几乎和宇宙一样古老。

事实上,锂是宇宙最早形成的元素之一。伴随着137亿年前的大爆炸,锂元素在宇宙诞生后的20分钟内就出现了,作为构成当今物质宇宙的基本元素之一,锂元素可以说连接了宇宙的过去与现在。不过,锂元素在宇宙中很多天体内的含量却与理论表现出较大差异,也一直困扰着天文学家。

红团簇星和红巨星内部结构示意图。(青木和光/绘制,中科院国家天文台 供图)

富锂巨星“巨锂”来源不明

富锂巨星就是这种矛盾的一个典型例子。“巨星”是恒星在演化到生命晚期阶段时的名字,因为它们经历了一个“发福”的过程,和处于青壮年的恒星相比身形巨大得多。顾名思义,“富锂巨星”的锂元素含量远超同类的“巨星”天体,它们在晚期的小质量恒星中只占1%,但其大气中所蕴含的锂元素却比其余的99%高出成百上千倍。

例如,之前报道过由LAMOST所发现的富锂巨星王者——TYC429-2097-1,其锂含量超过太阳3000倍之多,是目前人类已知的锂丰度最高的恒星。如果把地球上所有的汽车(约14亿辆)全部换成电动汽车,并且用这颗恒星上的锂做成电池给它们供电,那么可以同时让这14亿辆电动汽车开到任何一个你在夜空中能看到的恒星处,“来一趟说走就走的星际穿越”。

正是由于富锂巨星中巨额锂元素来源不明,这其中很可能涉及对恒星演化理论和标准恒星模型的挑战,因此,天文学家一直试图解开这些“少数派”神秘面纱,弄清大量的锂元素究竟从何而来,特别是考虑到锂元素的起源与演化还与宇宙中各类尺度的天体息息相关。

国际团队研究使用巡天数据的中国郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜,英文缩写LAMOST)在星空下的资料图片。(陈颖为/摄,中科院国家天文台 供图)

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