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中國天文學家最新發現!銀河系中最富鋰巨星,是普通恆星的3000倍

此前來自科爾多瓦天文台的阿根廷天文學家團隊宣布發現了一顆年輕富含鋰的巨星,命名為KIC 9821622。利用夏威夷雙子星北方望遠鏡的高解析度光譜儀獲得的數據,科學家們能夠確定這顆恆星的23種元素的化學丰度,並揭示它的質量、半徑和年齡。其研究結果發表在《天文學與天體物理學》上。KIC 9821622是一顆富含鋰的中等質量巨星(約1.64倍太陽質量),位於紅巨星分支靠近光度隆起處,距離地球約5300光年。這種富含鋰的恆星非常罕見,據估計只有1%到2%觀察到的巨星至少擁有與KIC 9821622相同數量的這種元素。

這張來自ESO La Silla天文台新技術望遠鏡的照片顯示,2015年7月半人馬座新星作為圖片中心最亮的恆星出現,這是在最初的爆炸後18個多月,這顆新星是第一個發現鋰的證據。圖片:ESO

博科園-科學科普:這顆恆星被觀測到是第一個在天空中進行的GRACES測試科學目標之一(雙子星對CFHT ESPaDOnS攝譜儀的遠程訪問)。除了富含鋰,科學家們還發現KIC 9821622還顯示了大量的碳、氮和氧。他們還設法得出了恆星的精確光譜基本參數,包括有效溫度、表面重力、金屬度和微湍流速度。恆星在形成後不久就會破壞它們的大部分鋰,並在核聚變溫度下消耗它。這個元素通常是「不重做」的,因此令科學家困惑的是,巨星是如何富含鋰的。一種可能性是,可能是由行星或棕矮星的增加造成,這樣的行星吞噬可能會突然提供新的鋰元素供應。在巨星中,鋰元素增強可能是褐矮星或行星被吞噬的結果。

然而,目前還沒有發現任何軌道行星或雙星的蹤跡可以支持這一假設。科學家們推薦長波長的觀測,比如中紅外線和亞毫米,行星的增加會產生一層噴射物質的外殼,這種外殼可以被檢測為紅外線過量。發現KIC 9821622的團隊強調了進一步觀察的需要,並強調了化學表徵這些富含鋰的恆星的重要性。研究恆星光球層中鋰丰度是了解恆星演化的重要工具。為了進一步了解這些稀有物質,不僅要繼續尋找富含鋰的巨星,而且要獲得它們的化學丰度,並明確地確定它們的演化地位。KIC 9821622無疑是一個獨特而有趣的物體,值得進一步研究,以揭示觀測到的異常丰度背後的真正機制。從這個意義上說,對更多年輕巨星進行高解析度化學分析可能有助於了解它們的起源。


這是一顆位於銀河系含鋰的巨型恆星示意圖。圖片:NAOC

而最近由我們中國科學院國家天文台(NAOC)天文學家領導的一個研究小組發現了迄今為止已知鋰含量最高巨星,其鋰含量比普通巨星高3000倍。它位於銀河系的北側蛇夫座方向,距離地球4500光年。這一發現是在中國北方國家興隆天文台一種特殊的准子午線反射施密特望遠鏡LAMOST幫助下實現。該望遠鏡一次可以觀測到大約4000個天體,對星繫結構的研究做出了巨大貢獻,其研究結果於2018年8月6日發表在《自然天文學》上。鋰被認為是大爆炸中合成的三種元素之一,以及氫和氦;這三種元素的豐富被認為是大爆炸的最有力證據。鋰的演化在現代天體物理學中得到了廣泛的研究,但在過去的三十年中,有幾顆巨星被發現含有豐富的鋰。這使得鋰的研究極具挑戰性。

圖片:中國科學院國家天文台(NAOC)

這顆恆星的發現很大程度上增加了觀測到的鋰丰度的上限,並為極其豐富的鋰提供了可能的解釋。該恆星的詳細信息是通過在利克天文台自動行星探測器(APF)望遠鏡的後續觀測得到。除了測量異常高的鋰丰度,研究小組還提出了一個可能的解釋,以最新的原子數據作為輸入,通過核網路模擬富鋰現象。該研究小組由閻紅亮博士、史建榮教授和全國奧委會趙剛教授領導。包括中國原子能研究所和北京師範大學在內的其他五所機構科學家也加入了這個團隊。LAMOST於2008年完成,並於2012年開始進行常規勘測,在6年的常規勘測之後,幫助中國科學家完成了約1000萬光譜目錄,並於今年6月建立了世界上最大的恆星光譜資料庫。

博科園-科學科普|參考期刊文獻 :《Astronomy & Astrophysics》,《Nature Astronomy》|研究/來自:中國科學院,DOI: 10.1051/0004-6361/201527337

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