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与生俱来还是意外之财? 这些恒星为何多点锂

利来娱乐 02-22 11:51
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  与生俱来照旧意外之财? 这些恒星为何多点

  李海宁

  茫茫宇宙之中,好像有少少数的小质量恒星不知道从什么神秘的处所获得了一些多余的锂元素,使本身成为了极其罕有但却很是重要的一类恒星——锂超丰恒星。最近中日天文学家操作郭守敬望远镜(LAMOST)和斯巴鲁望远镜(Subaru)相助发明白个中的十二颗。这些小质量的锂超丰恒星着实给理论学家出了个困难。

  物以稀为贵的锂元素

 

  宇宙中所有的锂,甚至于地球上最具开采潜力的、位于南非的锂矿中的锂,全部都来自于大爆炸的那一刻。倘若没有原初核合成发生的看似微量的锂,本日的我们甚至都用不上精练高效的锂电池。

  大爆炸之后的宇宙就像一锅滚烫的装满了各类微小粒子的浓汤,在其迅速膨胀和冷却的进程中仅用了三分钟就完成了元素合成的第一阶段:依次发生了氢原子、重氢(氘)、氦核和少少量的锂。对付维持生命来说至关重要的碳氮氧等其他更重的元素,也就是天文学上所谓的“金属”元素都是在恒星内部颠末随后的数十亿年时间慢慢合成的。这也是大爆炸尺度核合成理论的根基出发点。

  由此可见,无论对付恒星物理可能尺度宇宙学,锂都是一个很是重要可是难以丈量的元素。尤其对付锂元素而言,并不存在真实的化学演化。因为宇宙中所有的锂,甚至于地球上最具开采潜力的、位于南非锂矿中的锂,全部都来自于大爆炸的那一刻。倘若没有原初核合成发生的看似微量的锂,本日的我们甚至都用不上精练高效的锂电池。

  银河系中的第一代恒星就降生在原初的“零金属”情况中,因此形成于宇宙早期的、大哥的恒星凡是都具有与宇宙原初相似的化学组分——只含有少少量的金属(贫金属)和少少量的锂。显而易见,贫金属星中探测到的锂与原初合成锂的进程息息相关。

  上世纪八十年月,实测天体物理学家发明处于演化初期的贫金属星,由于大气外貌较为不变,其表层的锂含量根基是个常数。然而这个常数对应的锂品貌要比尺度大爆炸理论给出的原初锂品貌低2.5倍。

  思量到原初锂品貌的丈量精度,这好像体现着贫金属星的锂含量并不直接等同于原初值。也正因为这样,研究贫金属星的锂品貌是辅佐我们领略这两者之间的差别以赶早期恒星与星系对付宇宙中锂含量影响的要害。

  不走寻常路的锂超丰红巨星

  很是意外地,人们在视察中发明白少量差异寻常的贫金属红巨星,它们的大气表层具有超出正常含量的锂元素,实实在在地给天文学家出了个困难。

  在温度高出250万开尔文的恒星内部,锂很容易通过进一步核回响被解体,从而无法在恒星内部留存下来。跟着小质量恒星在演化轨迹上不绝行进,它们外貌的锂含量凡是还会继承低落。当它们演化到红巨星(太阳范例恒星的演化后期)阶段时,恒星内部缺乏锂的物质会通过对流与大气外貌物产生殽杂,从而进一步稀释恒星表层的锂含量,使其低落一个量级以上。这是经典的小质量恒星布局与演化模子所描写的锂品貌演化进程,对付银河系球状星团的系统性视察也获得了与之相符的功效。

  很是意外地,人们在视察中发明白少量差异寻常的贫金属红巨星,它们的大气表层具有超出正常含量的锂元素,被称为“锂超丰”。然而在已往的几十年里,天文学家只乐成地发明白十几颗这类锂超丰的小质量红巨星。固然在这些贫金属红巨星中的锂超丰水平还不敷以表明宇宙学上的锂品貌之谜,但却实实在在地给天文学家出了个困难。

  小质量恒星演化模子一直被认为是天体物理规模相比拟力成熟的理论,可是却没有预推测半路杀出这些锂超丰的小质量红巨星。天文学家的直觉汇报他们,假如一颗小质量红巨星外貌含有显著超出正常含量的锂元素,一种大概是它在演化初期就已经通过某种外部途径得到了如此大量的锂,另一种大概就是小质量恒星演化模子的某些理论需要调剂一下了。

  于是理论学家开始提出各类差异的机制试图表明小质量恒星中多出来的这些锂。较量风行的理论包罗:红巨星阶段产生了外部殽杂,这种进程最大概产生在红巨星团簇的某个特定演化位置;吸积并吞食含有大量锂元素的小天体可能行星;在双星系统中从极其富锂伴星中吸积转移过来的物质。这些理论可以或许必然水平表明光度较高(演化后期)的恒星中的锂超丰,但却始终没有一个成熟的模子来表明光度较低(演化初期)恒星中的锂超丰现象。这也使之成为小质量恒星演化理论的困难。而系统的研究锂超丰贫金属星则成为办理这一困难的最有利打破口了。

  中日联手的完美新发明

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