郭守敬望遠鏡巡天觀測發現銀河系併合矮星系的化學證據_風聞

近日國際科學期刊網站發佈我國天文學家主導的一項重大發現。

類似銀河系這樣的大型星系被認為是通過星系合併形成的，尤其是矮星系為銀河系的壯大貢獻了很多物質。但天文學家對銀河系中有多少恆星來自於矮星系以及這些恆星具有什麼樣的特徵仍知之甚少。

矮星系中的恆星形成過程與較大的星系相比相對較慢，導致其恆星羣體之間存在化學差異。這些恆星很大程度上保留了誕生時所處環境的化學成分，通過分析恆星的化學成分可以追溯它們的起源。 

國家天文台趙剛研究員領導的中日合作研究團隊，通過中國郭守敬望遠鏡與日本昴星團望遠鏡聯合觀測，證實銀河系內一顆重元素含量超高的恆星來自一個被銀河系吞併的矮星系。

這個發現首次揭示了這類稀有恆星的起源，對重元素產生機制加深了認識，為今後通過恆星成分光譜識別區分來自合併矮星系恆星的研究提供了重要線索。

到目前為止，郭守敬望遠鏡（LAMOST）已經通過光譜測量記錄了超過1000萬顆恆星供天文學家分析。依託LAMOST提供的海量光譜數據，邢千帆和趙剛等人在銀河系暈內發現了目前已知鐵含量最高的快中子俘獲過程元素超豐恆星。

快中子俘獲過程是重元素產生的重要機制之一，例如銪(Eu), 金(Au)和鈾(U)等重元素都屬於快中子俘獲過程元素。這顆恆星的銪相對於鐵的丰度是太陽的10倍有餘，大大超出同類恆星的平均值，目前在銀暈中僅發現了30多顆該類型的恆星。

更罕見的是這顆恆星的鎂元素以及其它alpha元素（包括硅、鈣和鈦等元素）的含量異常低，僅為同類恆星的五分之一，而具有類似化學成分的恆星在銀河系近鄰矮星系中卻是普遍存在，這是國際上首次在銀河系中發現低鎂的快中子俘獲過程元素超豐恆星。 

通過與日本國立天文台的天文學家進行後續8米光學望遠鏡高分辨率光譜聯合觀測，研究團隊確定了這顆恆星中24種元素的含量，並與矮星系恆星和銀暈場星進行了細緻比較。

對比發現這顆恆星的化學成分與矮星系恆星高度吻合，明顯不同於銀河系的暈族恆星，表明這顆恆星來自於被銀河系合併的矮星系，是銀河系併合事件的確切和可靠的化學證據。

進一步的分析顯示這顆恆星是在其原屬的矮星系經歷了極為罕見的中子星併合事件之後形成的。中子星併合產生大量的快中子俘獲過程元素, 顯著提高了矮星系內快中子俘獲過程元素的含量。 

這顆恆星的發現首次揭示了銀河系內快中子俘獲過程元素超豐恆星的外部起源，為銀河系併合矮星系提供了清晰的證據，顯示銀暈中的快中子俘獲過程元素超豐恆星極可能全部來自於瓦解的矮星系，同時為中子星併合是快中子俘獲過程發生的主要天體物理場所提供了證據支持。

它的化學丰度特徵將有助於識別吸積自附近矮星系的恆星，為研究銀河系的併合歷史提供理想的示蹤體，加深人類對星系形成和演化的認識。

注：本文非原創或編譯，僅輕微加工，為向中國天文學研究的進步致敬以及傳播中國天文學家研究成果。

原文：http://www.bao.ac.cn/xwzx/gdtpxw/201904/t20190430_5286544.html

《自然·天文》：https://www.nature.com/articles/s41550-019-0764-5

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