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。

  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)

  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)

  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”。

  “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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