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原标题:郭守敬望远镜完成一期光谱巡天观测,我国科学

浏览次数:180 时间:2019-09-24

这颗奇特星体究竟是如何形成的?天文学家们曾提出过一些有趣的猜想。一种设想是,富锂巨星可能诞生于一次灾难级事件,比如恒星吞噬了自己的行星。这种貌似只有好莱坞大片中才有的情节,在闫宏亮看来,并不罕见。因为,锂元素具有易消耗的特性,“这种元素在行星中反而更容易稳定存在,所以恒星吞噬了自己的行星并霸占了原本属于行星的锂,并非毫无根据”。

这颗富锂巨星的发现,事实上只是LAMOST“牛刀小试”。

为了解答由锂元素引出的这些问题,世界各国的科学家们一直在孜孜不倦地探索和前行。

“数值模拟表明,借助不对称对流,产生如此高的锂是完全有可能的。”在闫宏亮看来,关于富锂巨星的形成原因一直众说纷纭,我国科学家在理论上对锂元素的合成和恒星演化理论提出独树一帜的新观点,在一定程度上改变了人们对富锂巨星的传统认知。

“数值模拟表明,借助不对称对流,产生如此高的锂是完全有可能的。”在闫宏亮看来,关于富锂巨星的形成原因一直众说纷纭,我国科学家在理论上对锂元素的合成和恒星演化理论提出独树一帜的新观点,在一定程度上改变了人们对富锂巨星的传统认知。

闫宏亮进一步解释:“恒星在进入巨星阶段时会出现体积膨胀的现象,它的半径一般会膨胀十倍或几十倍。同时,它的内部会产生很强的对流,从而导致锂从恒星表面被带入恒星内部。由于恒星内部温度非常高,锂就被消耗掉了。所以说,恒星在巨星阶段锂的含量应该是呈几十倍到上百倍减少的。”

不过,根据中国科学院国家天文台最新披露的数据,这一猜测并不成立。闫宏亮说,这颗巨星的锂含量实在是太高了,根本无法用吞噬行星来解释——即使按照最好的情况来算,由吞噬获得的锂也不会超过这颗恒星中锂含量的二百分之一。

提起锂,大家并不陌生。它是元素周期表中的3号元素,结构简单,紧随氢和氦,排在化学元素周期表的第3位。虽然轻若鸿毛(轻到可以漂浮在水面上),却成就了现代科技革命。

LAMOST光谱巡天还在继续。接下来,人类是否能够发现锂含量更高的天体?究竟是什么机制触发了增强的不对称对流……这些还需要科学家们不断去探索和发现。返回搜狐,查看更多

茫茫宇宙中“捞针”

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当然,锂不光出现在日常生活中,它也是天体物理中最受关注的元素之一。为何这么说?“因为锂可以用来追溯宇宙早期的一些信息,而且由它引出的科学难题实在是太多了!”闫宏亮说。

科学家深入研究发现,这颗恒星的锂元素很可能来自其内部的一种特殊物质交换过程

沈 慧

那么,神秘的富锂巨星究竟是如何形成的呢?

太阳与富锂巨星对比示意图。

众里寻她千百度,蓦然回首,那“星”却在“灯火”阑珊处。近日,以中国科学院国家天文台为首的科研团队宣布:依托大科学装置郭守敬望远镜发现一颗奇特天体——其绝对锂丰度高达4.51(相当于太阳中锂含量的3000倍)。

由锂元素引出的科学难题众多

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仰望星空,解码未知宇宙。2009年,我国自主设计建造的郭守敬望远镜竣工,很快投入使用。它突破了天文望远镜大口径与大视场难以兼得的瓶颈,成为目前世界上口径最大的大视场望远镜。因此,大样本统计与寻找奇异天体,成为郭守敬望远镜的两大“定位”。

“在初步确定之后,科研人员又利用自动行星搜寻者(APF)望远镜对其进行了跟踪观测”,闫宏亮说,“因为LAMOST光谱的数量非常多,但是分辨率相对比较低,不适合于针对某个恒星的细微观测,所以只能借助其他分辨率更高的望远镜。”

闫宏亮在介绍新近发现的富锂巨星。沈慧摄

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闫宏亮介绍说,科研人员在最初寻找富锂巨星时主要是根据光谱。“因为光谱里都有谱线,每一种元素都会有相应的谱线与之对应。我们先找到有锂元素谱线的光谱,然后看一下这些谱线的强弱,把锂线很强的从中挑选出来。”

据科研团队介绍,这颗奇特天体“居住”在银河系中心附近的蛇夫座,距离地球约4500光年,其质量不足太阳的1.5倍,锂元素含量却是太阳的3000倍。如此高含量的锂元素,让科学家们不禁为之着迷。

利用LAMOST数据的大样本优势,科学家们重新认识了银河系主体部分——银盘的大小。银盘是恒星、尘埃和气体组成的扁平盘,在银河系可探测到的物质中,有九成都在银盘范围以内。原来,科学家们认为银盘的半径约为5万光年,但目前推测,半径在10万光年左右。这一成果使天文学家开始重新审视星系形成及宇宙演化的一般规律。

锂元素为何备受关注?什么是富锂巨星?它从何而来?这一发现又有何重要意义?带着这些问题,记者采访了中科院国家天文台闫宏亮博士。

不仅“接地气”,这个简单而实用的锂元素还是连接宇宙大爆炸、星际物质和恒星的关键。一直以来,它在宇宙和恒星中的演化始终困扰着世界各地的科学家。“大爆炸产生了宇宙中最初的3种元素,分别是氢、氦和锂,而诞生于宇宙初期的古老恒星保留了这些‘原材料’。”发现者之一、中国科学院国家天文台博士闫宏亮说,粒子物理学家们通过计算,可以推断每种元素究竟产生了多少。实践证明,氢、氦和观测到的数量基本吻合,只有锂元素除外:在古老恒星中观测到的锂,其含量只有计算预期值的一半。

富锂巨星大约仅占巨星数量的0.5%至1%,因“在揭示锂元素起源和演化上具有重要意义”,人类探索的脚步从未放慢

闫宏亮认为第一种猜测还是有一定道理的。“由于锂元素易消耗的特性,这种元素在行星中反而更容易稳定存在。”至于第二种猜测,他认为困难的地方在于如何让形成的锂元素不被恒星内部的高温所破坏。“这就需要一种运输方式将铍这种原材料快速搬运到恒星表面,让其在比较低温的区域变成锂。但这又怎样才能做到?”

锂元素虽然轻若鸿毛,却成就了现代科技革命,随处可见它的身影;此外,它还是连接宇宙大爆炸、星际物质和恒星的关键

据科研团队介绍,这颗奇特天体“居住”在银河系中心附近的蛇夫座,距离地球约4500光年,其质量不足太阳的1.5倍,锂元素含量却是太阳的3000倍。如此高含量的锂元素,让科学家们不禁为之着迷。

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那么,这些锂来自何处?国家天文台与中国原子能科学研究院等机构的科学家对这颗奇特恒星继续开展深入研究发现,这颗恒星的锂元素很可能来自恒星内部的一种特殊的物质交换过程,并在理论上对锂元素合成和现有恒星演化理论提出了新观点:产生极高含量的锂元素很可能需要借助一种特殊的不对称对流,只有在它的帮助下,由巨星形成的铍元素才能快速搬运到恒星表面,让它在比较低温的区域变成稳定存在的锂。

在茫茫宇宙中搜寻富锂巨星难度之大,闫宏亮形容为“星海里捞针”。但人类探索的脚步并未就此放慢,理由是“虽然富含锂元素的巨星十分稀有,但在揭示锂元素起源和演化上具有重要意义”。

闫宏亮说:“关于富锂巨星如何形成的第二种猜测是锂元素来自于恒星内部,但如何把锂带到恒星表面一直没有定论。寻找到这个样本之后,我们进行了数值模拟,结果表明借助不对称对流,产生如此高的锂是完全可能的。”

“如同人类的指纹,每个天体所含元素不同,对应光谱也各不相同。LAMOST同时具备大视场和大口径的优势,能以每年超过百万光谱的速度巡天观测。我们希望,能通过这些海量光谱数据寻找到富锂巨星。”中国科学院院士、LAMOST运行和发展中心总工程师崔向群说。

这颗奇特星体究竟是如何形成的?天文学家们曾提出过一些有趣的猜想。一种设想是,富锂巨星可能诞生于一次灾难级事件,比如恒星吞噬了自己的行星。这种貌似只有好莱坞大片中才有的情节,在闫宏亮看来,并不罕见。因为,锂元素具有易消耗的特性,“这种元素在行星中反而更容易稳定存在,所以恒星吞噬了自己的行星并霸占了原本属于行星的锂,并非毫无根据”。

日前,以中国科学院国家天文台为首的科研团队依托国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)发现了一颗奇特天体,它“居住”在银河系中心附近的蛇夫座,距离地球约4500光年。它的质量不足太阳的1.5倍,锂元素含量却是太阳的3000倍。更重要的是,它是目前已知的锂元素丰度最高的巨星。

在茫茫宇宙中搜寻富锂巨星难度之大,闫宏亮形容为“星海里捞针”。但人类探索的脚步并未就此放慢,理由是“虽然富含锂元素的巨星十分稀有,但在揭示锂元素起源和演化上具有重要意义”。

茫茫宇宙中“捞针”

闫宏亮表示,这是我国科学家提出的独树一帜的新观点,在一定程度上改变了人们对富锂巨星的传统认知。

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