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与生俱来仍是意外之财? 这些恒星为何多点锂-千龙网?中国首都网
来源:http://www.zhenkaobao.com 作者: * 发表时间 : 2018-03-02 08:32 * 浏览 :

茫茫宇宙之中,仿佛有极少数的小质量恒星不晓得从什么神秘的处所得到了一些过剩的锂元素,使本人成为了极其罕见但却异常主要的一类恒星——锂超丰恒星。最近中日天文学家应用郭守敬千里镜(LAMOST)和斯巴鲁望远镜(Subaru)配合发现了其中的十二颗。这些小质量的锂超丰恒星着实给实践学家出了个难题。

物以稀为贵的锂元素

宇宙中所有的锂,甚至于地球上最具开采潜力的、位于南非的锂矿中的锂,全体都来自于大爆炸的那一刻。假使没有原初核合成发生的看似微量的锂,今天的咱们甚至都用不上轻巧高效的锂电池。

大爆炸之后的宇宙就像一锅滚烫的装满了各种渺小粒子的浓汤,在其敏捷膨胀和冷却的过程中仅用了三分钟就完成了元素合成的第一阶段:顺次产生了氢原子、重氢(氘)、氦核和极少量的锂。对于保持性命来说至关重要的碳氮氧等其他更重的元素,也就是天文学上所谓的“金属;元素都是在恒星内部经由随后的数十亿年时光逐渐合成的。这也是大爆炸标准核合成理论的根本起点。

由此可见,无论对于恒星物理或者尺度宇宙学,锂都是一个非常重要然而难以丈量的元素,0100kjcom第一开奖。尤其对于锂元素而言,并不存在实在的化学演化。由于宇宙中所有的锂,甚至于地球上最具开采潜力的、位于南非锂矿中的锂,全部都来自于大爆炸的那一刻。倘若没有原初核合成产生的看似微量的锂,今天的我们甚至都用不上轻便高效的锂电池。

河汉系中的第一代恒星就出生在原初的“零金属;环境中,因而构成于宇宙早期的、年迈的恒星通常都存在与宇宙原初类似的化学组分——只含有极少量的金属(贫金属)跟极少量的锂。不言而喻,贫金属星中探测到的锂与原初合成锂的进程非亲非故。

上世纪八十年代,实测天体物理学家发现处于演化初期的贫金属星,因为大气表面较为稳固,其表层的锂含量基本是个常数。然而这个常数对应的锂丰度要比标准大爆炸理论给出的原初锂丰度低2.5倍。

斟酌到原初锂丰度的测量精度,这好像暗示着贫金属星的锂含量并不直接等同于原初值。也正因为这样,研究贫金属星的锂丰度是赞助我们懂得这两者之间的差别以及早期恒星与星系对于宇宙中锂含量影响的要害。

不走寻常路的锂超丰红巨星

十分意本地,人们在观测中发明了少量不同寻常的贫金属红巨星,它们的大气表层具备超越畸形含量的锂元素,实切实在地给地理学家出了个困难。

在温度超过250万开尔文的恒星内部,锂很轻易通过进一步核反映被崩溃,从而无奈在恒星内部留存下来。跟着小质量恒星在演变轨迹上一直前进,它们表面的锂含量通常还会持续降低。当它们演化到红巨星(太阳类型恒星的演化后期)阶段时,恒星内部缺少锂的物资会通过对流与大气名义物产生混杂,从而进一步稀释恒星表层的锂含量,使其下降一个量级以上。这是经典的小质量恒星构造与演化模型所描写的锂丰度演化过程,对天河系球状星团的体系性观测也得到了与之相符的成果。

无比意当地,人们在观测中发现了少量不同寻常的贫金属红巨星,它们的大气表层拥有超出正常含量的锂元素,被称为“锂超丰;。然而在从前的几十年里,天文学家只胜利地发现了十多少颗这类锂超丰的小品质红巨星。固然在这些贫金属红巨星中的锂超丰水平还不足以说明宇宙学上的锂丰度之谜,但却实真实 未审在地给天文学家出了个难题。

小质量恒星演化模型始终被认为是天体物理范畴相对照较成熟的理论,但是却没有预感到半路杀出这些锂超丰的小质量红巨星。天文学家的直觉告知他们,假如一颗小质量红巨星表面含有明显超出正常含量的锂元素,一种可能是它在演化初期就已经通过某种外部道路取得了如斯大量的锂,另一种可能就是小质量恒星演化模型的某些理论须要调节一下了。

于是理论学家开端提出各种不同的机制试图解释小质量恒星中多出来的这些锂。比拟风行的理论包含:红巨星阶段发生了外部混合,这种过程最可能发生在红巨星团簇的某个特定演化地位;吸积侵吞食含有大批锂元素的小天体或者行星;在双星系统中从极其富锂伴星中吸积转移过来的物质。这些理论可能必定程度解释光度较高(演化后期)的恒星中的锂超丰,但却始终不一个成熟的模型来解释光度较低(演化初期)恒星中的锂超丰景象。这也使之成为小质量恒星演化理论的难题。而系统的研讨锂超丰贫金属星则成为解决这一难题的最有利冲破口了。

中日联手的完善新发现

两个望远镜成功发现了十二颗锂含量异样超高的贫金属恒星。其中一颗恒星的表面锂丰度甚至高出同类恒星的100倍,妥妥地成为了目前已知的具有最高锂丰度的恒星,也成为了理论解释的最大难点。

因为贫金属星非常稀缺,例如在十万颗太阳邻域的恒星中才干找到一颗,已经观测到的锂超丰贫金属星更是百里挑一,也尚未有系统的观测研究来探索其来源。国度天文台天体丰度研究团队从2015年初开始利用LAMOST海量数据首次对这类特别天体发展系统搜查。通过与日本天文学家协作,他们利用LAMOST数据和Subaru望远镜成功发现了十二颗锂含量异常超高的贫金属恒星。这些贫金属星的质量大都在0.8个太阳质量左右,比此前发现的锂超丰恒星要更加年老。它们的发现有可能辅助天文学家解释小质量恒星中这些额定的锂从何而来,或者提醒理论学家如何去修补多年来被人们普遍认可的小质量恒星演化原理。

尤其令人惊奇的是,在这十二颗恒星当中,有五颗还处在它们生命的初期,亚巨星阶段——即比通常的类太阳恒星稍晚,但尚未演化到红巨星的阶段。其中一颗恒星的表面锂丰度甚至高出同类恒星的100倍,妥妥地成为了目前已知的具有最高锂丰度的恒星,也成为了理论解释的最大难点。在现有恒星演化理论框架下,处在亚巨星阶段的恒星准则上无法产生显著的内部混合,而用来解释演化后期恒星锂超丰的增丰机制也不大事实。因此很大可能它是通过与其他天体的作用获取了如此大量的锂。

有没有可能是它吞掉了某颗可怜的富锂小天体,比方岩质行星?首先,在如此低金属丰度的恒星四周造成行星的难度是相称大的。其次,即便阴差阳错地形成了行星,如果要产生在这颗极其锂超丰恒星中观测到的锂含量,这颗行星的质量就需要超过太阳!形成如此大质量的岩质行星简直是不可能实现的义务。

会不会是这颗恒星偷吃了某颗伴星的大量锂元素?如果然是这样,理当造成视向速度的变化或者其他元素含量的异常超丰。然而,屡次光谱及测光观测的比对结果表明,它并没有留下任何蛛丝马迹。

近年,新星暴发被广泛以为是宇宙中锂元素的牢靠起源之一。而且通过这种方法产生的锂超丰基础上不会造成其余可观测的元素丰度的变更。所以,小质量恒星从新星的喷射物中吸积物质从而得到大量的锂成为极其有趣的可能之一。无奈尚无对于这种机制的成熟模型,也只能临时作为漂亮的料想罢了。

这个有趣的发现表明,这些小质量贫金属星通过某种方式在其生命早期获取了额外的锂,只是眼下我们还无法断定这些锂毕竟从何而来。只管这类锂超丰贫金属星非常稀疏,但它们的起源将为小质量恒星的结构和演化理论供给全新的视角。而随着盖亚卫星观测数据等新数据的开释,我们可以更正确地限度这些恒星的演化阶段,揭示这些锂超丰贫金属星的前世今生。

(作者系中科院国家天文台副研究员)


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