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国家天文台等借助“心电图” 揭秘富锂巨星“真实身份”

国家天文台等借助“心电图” 揭秘富锂巨星“真实身份”
2020-10-10 08:21:25 来源:国家天文台

锂元素是宇宙中最早产生的元素之一,但它在多种天体中的含量均与理论预测存在较大差异。锂元素在恒星中的起源与演化一直困扰着天文学家,例如宇宙中有一种被称为富锂巨星的天体,其锂元素含量超过恒星演化理论值的上千倍。针对这些天体中的锂是如何产生的,天文学家一直在努力寻找答案。

10月6日,《自然-天文》发布一项由我国天文学家主导的国际科研团队关于富锂巨星“真实身份”的研究成果。借助我国重大基础科技设施LAMOST巡天数据、美国开普勒太空望远镜的星震数据,研究团队通过监听恒星的“心跳”,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。这一发现挑战了传统的恒星演化理论,有助于最终解开锂元素的起源之谜。

恒星如同人类一样,有诞生、成长、衰老及死亡等过程。太阳就是一颗正处于青壮年时期的恒星。不过,随着恒星不断发光发热,其内部物质会出现明显的变化,并由此产生一系列改变。红巨星和红团簇星是恒星进入晚年后两种不同阶段,它们内部进行核反应的物质不完全相同,因此其结构和物理过程也具有显著差异。如果仅从表面上看,天文学家很难判断一颗恒星究竟是红巨星还是红团簇星。这是因为两种恒星在温度和光度方面相差无几,就像我们很难判断一位白发苍苍的老者到底是70岁还是80岁一样,只能根据经验进行一个大致的估计,但并不一定非常准确。

长久以来,天文学家认为,红巨星内部剧烈的对流为锂元素的产生创造了可能条件,因此大部分富锂巨星应该是红巨星。但该研究对此持怀疑态度,并通过我国LAMOST、日本昴星团等望远镜采集了大量富锂巨星的光谱,借助开普勒太空望远镜对这些富锂巨星的震动数据,得到截然不同的结论。研究团队给恒星做了“心电图”:星震就像是恒星的心跳,能够传递恒星内部的真实信息,就算两者表面上看起来差不多,但红巨星和红团簇星的心脏是不同的。研究发现,超过80%的富锂巨星是红团簇星,而且不同类型的富锂巨星在锂含量、恒星质量等多个方面均与传统认知存在着显著差别。

研究认为,这些发现很难用传统理论去进行解释。由于内部物理环境不同,原有的理论并不适用于红团簇星,需要尽快寻找到这一观测现象的真实原因。该研究通过观测数据检验了双星合并产生富锂巨星的理论,认为这是一种有潜力的方向。目前,国际上也提出了氦闪、双星合并、特殊对流等不少新理论来解释该问题,但尚无定论,下一步的关键是逐一检验这些理论,找到真相。

该研究由一个中国主导,日本、法国、荷兰、美国、澳大利亚等科研人员参与的国际团队合作完成,中方参与单位包括中国科学院国家天文台、云南天文台,北京师范大学,中国科学院大学,北京大学等。多个望远镜的协同合作是取得成果的关键,除LAMOST、开普勒望远镜外,日本的昴星团望远镜、我国丽江观测站的2.4米和1.8米望远镜均在观测中发挥重要作用。

责任编辑:kj005

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