這種罕見的恆星，科學家一次性發現九顆_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2022-07-29 10:48
作者 | LAMOST運行和發展中心
近期，科學家基於LAMOST中分辨率光譜，一次性發現了九顆鋰元素含量極端高的尚未演化的恆星，即超富鋰矮星。其中一顆超富鋰矮星的鋰元素含量達到太陽的31倍（4.8 dex），這一發現刷新了此類恆星的鋰元素含量紀錄，成為矮星界的“鋰王”。
在此之前，天文學家僅發現過四顆類似的超富鋰矮星。LAMOST中分辨率光譜是什麼，為什麼能取得如此高顯示度的成果？這一發現能否揭示超富鋰矮星中鋰元素的起源與演化機制之間的關係？
01
恆星也有高矮之分？
在弄清楚何為超富鋰矮星之前，我們需要先明白什麼才是矮星，與之相對，還有巨星。恆星如同人類一樣，也會經歷誕生、成長、衰老到死亡的不同階段。恆星在生命歷程的不同演化階段體積和温度都會發生變化，處於穩定的主序階段的青壯年恆星就被稱為矮星，此時的恆星還未開始演化。
待恆星中心的氫核燃盡熄滅後，恆星會從主序階段逐步演化成紅巨星，繼續維持紅巨星生命力的是處於氦核外圍的氫殼層燃燒，外殼膨脹引起恆星體型“變胖”，故名“巨星”。之後紅巨星會繼續演化成更晚年的紅團簇星以及漸近支巨星，這些演化階段的恆星都被稱為“巨星”。
以我們熟悉的太陽為例，目前太陽就是一顆尚未演化的黃色矮星，待它演化至紅巨星時，體積大約會變大到現在的百萬倍。
02
LAMOST中分辨率光譜神在哪裏？
四千光纖橫掃蒼穹，千萬光譜探秘宇宙，這就是被譽為“光譜之王”的郭守敬望遠鏡（LAMOST）。LAMOST是我國科學家自主創新研製、擁有多個國際首創技術的大視場兼大口徑的新型光學天文望遠鏡，也是我國的第一個天文類國家重大科技基礎設施。在過去的十年時間裏，LAMOST引領了國際大規模光譜巡天項目的發展，是世界上首個發佈光譜數據超千萬量級的巡天利器。
2012年9月至2017年6月，LAMOST圓滿完成了第一期低分辨率光譜巡天任務。2018年10月，LAMOST正式開啓了中、低分辨率交替進行的二期光譜巡天，預計2023年6月結束。所謂低分辨率巡天簡單而言就是獲取天體基本的身份信息，而中分辨率巡天則是除了獲取天體基本的身份信息，還能獲取詳細的化學DNA信息，可以更好地瞭解天體的起源和演化。
近年來，天文學家充分發揮LAMOST中分辨率光譜數據的絕對優勢，在搜尋稀有天體，恆星物理和雙星演化及性質等前沿科學領域的研究取得突破性進展。
03
鋰元素是宇宙秘密的關鍵元素
鋰元素是連接宇宙大爆炸、星際物質和恆星的關鍵元素，一直以來，它在宇宙和恆星中的演化都是天文領域的重要課題，然而當代天文學對鋰元素的理解還具有很大侷限性。
之前，天文學家發現在極少數已經演化過的恆星中存在鋰元素含量異常高的現象，也就是富鋰巨星。過去幾年，LAMOST在富鋰巨星研究方面取得了一系列突破性進展，發現了一萬餘顆富鋰巨星，加深了人類對此類稀有天體以及巨星中鋰元素演化的認知。富鋰巨星的存在表明在恆星演化過程中存在未知的機制可以顯著改變恆星表面的鋰含量。
然而，該研究成果中這九顆奇特的超富鋰矮星表明，不僅僅是巨星，極少數尚未演化的矮星也表現出了鋰含量異常高的現象，這九顆超富鋰矮星的鋰元素含量都要比太陽中的鋰含量至少高三倍以上，這意味着這些恆星可能形成於比太陽附近鋰含量更高的環境中，也可能是某種特殊機制增加了恆星表面的鋰含量。
04
尚未演化成巨星的超富鋰矮星
這種還沒有演化到巨星階段的超富鋰矮星十分罕見，過去天文學家僅僅發現了四顆，因此對它們的形成機制也知之甚少。對於此類尚未演化到巨星的超富鋰矮星的形成機制一直存在很大爭議，天文學家認為原子擴散，恆星吸積了周圍的富鋰物質或者恆星處於雙星系統中，與伴星之間的相互作用引起了鋰元素含量異常高的現象都有可能是形成超富鋰矮星的因素。
此次，研究人員充分發揮了LAMOST多目標中分辨率光譜巡天優勢，一次性發現了九顆新的超富鋰矮星。在研究過程中，研究團隊綜合考慮了多種因素對鋰元素含量的影響，並結合LAMOST光譜及美國TESS空間望遠鏡的時序測光數據，結果顯示其中七顆超富鋰矮星擁有高的自轉速度，均在9公里每秒以上，大約相當於地球自傳速度的20倍，其中三顆的亮度存在着週期性變化，還有一顆處在雙星系統中。
這些觀測證據表明，對多數超富鋰矮星來説，吸積周圍富鋰物質可能是它們鋰元素含量異常增高的主要機制，但是也不排除少數是雙星相互作用的結果。
論文鏈接：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac63a5
出品：科普中國
監製：中國科普博覽
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