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中外天文学家监测恒星“心电图”揭秘富锂巨星真实身份

中外天文学家监测恒星“心电图”揭秘富锂巨星真实身份

2020年10月06日 10:59 来源:中国新闻网参与互动参与互动
中外天文学家监测恒星“心电图”揭秘富锂巨星真实身份
    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)

  中新网北京10月6日电 (记者 孙自法)锂元素是宇宙中最早产生的元素之一,富锂巨星的锂元素含量超过恒星演化理论值的上千倍,揭晓其身世之谜对研究宇宙起源与演化至关重要,也一直是天文学家关注的焦点。

图为富锂巨星在太空示意图。
<a target='_blank' href='http://www.chinanews.com/'>中新社</a>发 国家天文台 供图 图片来源:cnsphoto

图为富锂巨星在太空示意图。 中新社发 国家天文台 供图 图片来源:cnsphoto

  由中国天文学家主导的国际科研团队最新通过监测恒星“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。这一发现挑战了传统的恒星演化理论,为最终解开锂元素起源之谜迈出关键一步。

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)
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)

  这项关于富锂巨星真实身份的重要天文研究进展,由中国、日本、法国、荷兰、美国、澳大利亚、丹麦等国科研人员组成的国际团队合作完成,他们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,其成果论文北京时间10月6日凌晨在国际学术期刊《自然·天文》发表。

  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;红巨星和红团簇星是恒星进入晚年后两种不同阶段。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的条件,因此大部分富锂巨星应该是红巨星。

恒星的暮年——巨星——与太阳的对比。(图源:NASA,中科院国家天文台 供图)
恒星的暮年——巨星——与太阳的对比。(图源:NASA,中科院国家天文台 供图)

  本项研究国际团队主要领导者之一、论文共同通讯作者、中国科学院国家天文台赵刚研究员指出,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”。

图为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。
<a target='_blank' href='http://www.chinanews.com/'>中新社</a>发 陈颖为 摄 图片来源:cnsphoto

图为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。 中新社发 陈颖为 摄 图片来源:cnsphoto

  “我们给恒星做了‘心电图’。”论文第一作者、中科院国家天文台闫宏亮副研究员介绍说,“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”。最新研究发现,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。

  参与研究的日方团队主要负责人、日本国立天文台青木和光副教授认为,这些发现表明,在小质量恒星的演化过程中,仍然有一些未知的过程能够显著改变恒星表面的物质组成,说明亟待发展新的物理机制。

  论文共同通讯作者、中科院国家天文台施建荣研究员评论称,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,我们需要尽快寻找到这一观测现象的真实原因”。对此,国际团队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。

  赵刚表示,“我们看到最近国际上提出了不少新的理论来解释这个问题,包括氦闪、双星的合并、特殊的对流等等,虽然目前尚无定论,但下一步的关键就是去逐一检验这些理论,找到真相”。(完)

【编辑:孙静波】
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