天文學家通過監(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%，是這種沖突的一個例子。它們保存的鋰比普通恒星多多達數(shù)千倍，而天文學家想知道這些富含鋰的恒星到底是什么以及為什么存在。

中國科學院國家天文臺的趙剛教授，史建榮教授和嚴紅亮博士領導的國際團隊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》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“紅色團塊”，而不是以前認為的“紅色巨人”。

該論文的共同作者趙教授說：“紅色團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。”

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

紅色團星的內(nèi)部結(jié)構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：日本國家天文臺青木和光

傳統(tǒng)上，紅色巨星的對流運動被認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)富含鋰的恒星被認為是紅色巨人。

這項研究的主要作者嚴博士說：“關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)則的方法是光譜學和星震學的結(jié)合，這項技術通過監(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鏡(LAMOST)發(fā)現(xiàn)的，這是一種采用主動光學技術的特殊的經(jīng)絡反射施密特望遠鏡。全球其他望遠鏡使用不同的分辨率(例如日本操作的斯巴魯望遠鏡)也觀察到其中一些恒星，以確認從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塊。同樣重要的是，當富鋰恒星的“心跳”有助于將單個恒星分為紅色團塊或紅色巨星時，它會揭示出許多新的特征。該論文的另一位同時通訊作者史教授說：“使用當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嚴重影響低質(zhì)量恒星演化過程中的表面化學成分，但這對我們的天文學家來說是一個激動人心的機會，以了解鋰是如何在恒星中產(chǎn)生的。”