天文學(xué)家通過監(jiān)測心跳并分析其光譜來揭示富含鋰的低質(zhì)量演化恒星的秘密。圖片來源：于景川，北京天文館

鋰是一種古老的元素，幾乎與宇宙本身一樣古老。盡管鋰是當(dāng)今宇宙的組成部分之一，但鋰在許多天體中的存在經(jīng)常與經(jīng)典理論的預(yù)測相沖突。

富含鋰的恒星，僅占低質(zhì)量演化恒星總數(shù)的1%，是這種沖突的一個(gè)例子。它們保存的鋰比普通恒星多多達(dá)數(shù)千倍，而天文學(xué)家想知道這些富含鋰的恒星到底是什么以及為什么存在。

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)的趙剛教授，史建榮教授和嚴(yán)紅亮博士領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)的最新研究為富含鋰的恒星提供了新的見解。該研究于10月5日發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。

通過監(jiān)測他們的“心跳”，他們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)富含鋰的恒星是所謂的“紅色團(tuán)塊”，而不是以前認(rèn)為的“紅色巨人”。

該論文的共同作者趙教授說：“紅色團(tuán)塊和紅色巨人是衰老恒星不同階段的名字，盡管它們在HR圖上看起來很像，HR圖是一種測繪工具”恒星一生的演化階段。”

他補(bǔ)充說：“想象一下，你正在看兩個(gè)灰發(fā)的長者。” “僅憑外貌很難分辨誰年齡更大。”

紅色團(tuán)星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與中心核周圍有氫核燃燒的紅色巨星不同，但與某些紅色巨星的溫度和光度卻沒有區(qū)別。圖片來源：日本國家天文臺(tái)青木和光

傳統(tǒng)上，紅色巨星的對流運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是在恒星中形成鋰的有利環(huán)境。這在一定程度上解釋了為什么一開始，大多數(shù)富含鋰的恒星被認(rèn)為是紅色巨人。

這項(xiàng)研究的主要作者嚴(yán)博士說：“關(guān)鍵問題是我們并不完全知道富含鋰的恒星到底是什么，但是現(xiàn)在我們知道了。”

改變游戲規(guī)則的方法是光譜學(xué)和星震學(xué)的結(jié)合，這項(xiàng)技術(shù)通過監(jiān)視由美國國家航空航天局(NASA)發(fā)射的太空衛(wèi)星開普勒(Kepler)的光變化來測量恒星振蕩的特征。嚴(yán)博士說：“我們正在監(jiān)測心跳，并記錄心電圖。” “盡管紅色巨人和紅色團(tuán)塊的外表相似，但它們的內(nèi)心卻各不相同，因此拍打方式也各不相同。”

這項(xiàng)研究中，大多數(shù)富含鋰的恒星是由位于中國興隆站的大型天地多物鏡光譜望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)發(fā)現(xiàn)的，這是一種采用主動(dòng)光學(xué)技術(shù)的特殊的經(jīng)絡(luò)反射施密特望遠(yuǎn)鏡。全球其他望遠(yuǎn)鏡使用不同的分辨率(例如日本操作的斯巴魯望遠(yuǎn)鏡)也觀察到其中一些恒星，以確認(rèn)從LAMOST數(shù)據(jù)得出的信息是正確的。趙教授說：“光譜可以告訴我們恒星的物理參數(shù)，以及它們的大氣中存有多少鋰。” “因此光譜在我們的研究中與恒星的'心跳'同等重要。”

研究表明，超過80%的富含鋰的恒星是紅色團(tuán)塊。同樣重要的是，當(dāng)富鋰恒星的“心跳”有助于將單個(gè)恒星分為紅色團(tuán)塊或紅色巨星時(shí)，它會(huì)揭示出許多新的特征。該論文的另一位同時(shí)通訊作者史教授說：“使用當(dāng)前的情況很難解釋所有這些簽名。” “還有一些未知的過程可能會(huì)嚴(yán)重影響低質(zhì)量恒星演化過程中的表面化學(xué)成分，但這對我們的天文學(xué)家來說是一個(gè)激動(dòng)人心的機(jī)會(huì)，以了解鋰是如何在恒星中產(chǎn)生的。”