
锂是宇宙中最早的元素之一,但它在許多天體中的含量與理論預測大相徑庭。天文學家一直對恒星中锂的來源和演化感到困惑。比如宇宙中有一個天體叫富锂,它的锂含量超過恒星演化的理論值幾千倍。天文學家一直在試圖找出锂是如何在這些天體中産生的。
10月6日,《自然-天文學》發表了由中國天文學家領導的國際研究小組關于富锂“真實身份”的研究成果。借助中國主要基礎科技設施的LAMOST調查數據和美國開普勒任務的恒星地震數據,研究小組發現,大部分富锂實際上是紅星團星,而不是傳統認為的紅。這一發現挑戰了傳統的恒星演化理論,有助于解開锂的起源之謎。
恒星和人類一樣,都有誕生、成長、衰老、死亡的過程。太陽是一顆處于全盛時期的恒星。但是随着恒星不斷發光發熱,其内部物質會發生明顯的變化,從而導緻一系列的變化。紅和紅星團星是恒星進入老年後的兩個不同階段。它們内部的核反應物質不同,所以它們的結構和物理過程也有顯著的不同。如果僅僅從表面上看,天文學家很難判斷一顆恒星是紅還是紅星團。這是因為兩顆恒星的溫度和光度幾乎相同,就像我們很難判斷一個白發老人是70歲還是80歲一樣,隻能根據經驗粗略估計,但不一定很準确。
長期以來,天文學家認為紅内部的強烈對流為锂的産生創造了可能的條件,所以大多數富锂應該是紅。但這項研究持懷疑态度,中國的LAMOST和日本的昴宿星等望遠鏡已經收集到了大量富锂的光譜。借助開普勒任務中這些富锂的振動數據,得出了完全不同的結論。研究小組為恒星做了一個“心電圖”:恒星地震就像恒星的心跳,可以傳遞恒星内部的真實信息。即使兩者表面看起來很像,但紅色和紅色星團星的心是不一樣的。發現80%以上的富锂都是紅簇星,不同類型的富锂在锂含量和恒星質量上與傳統認知有顯著差異。
人們認為這些發現很難用傳統理論來解釋。由于内部物理環境的不同,原有的理論并不适合紅星團恒星,因此有必要盡快找出這種觀測到的現象的真正原因。本研究通過觀測數據檢驗了雙星組合産生富锂的理論,認為這是一個潛在的方向。目前已經有很多新的理論提出來解釋這個問題,比如氦閃、雙星合并、特殊對流等,但是還沒有最終的結論。下一步的關鍵是逐一檢驗這些理論,找出真相。
這項研究是由中國領導的一個國際團隊完成的,來自日本、法國、荷蘭、美國和澳大利亞的研究人員參與了這項研究。中國參與單位包括中國科學院國家天文台、雲南天文台、北京師範大學、中國科學院大學和北京大學。多台望遠鏡的合作是取得這一成就的關鍵。除了LAMOST和開普勒望遠鏡之外,日本的昴宿星望遠鏡和中國麗江天文台的2.4米和1.8米望遠鏡都在觀測中發揮了重要作用。
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