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亚博视频黄软件:中国天文学家领导了宇宙“大事件”的破解:锁定富含锂的超级巨星的真实身体
发布时间:2020-10-06

红星团星和红巨星内部结构示意图。(青木和光/中国科学院国家天文台制图)

问题是怎么区分。虽然外表相似,但这两类明星的“心”是完全不同的。最新的研究是通过监测LAMOST光谱中发现的一大群富锂巨星的心跳来实现的。在这项研究中,天文学家使用了一种叫做“天体地震学”的技术来测量富含锂的巨星的心脏跳动规律,就像给每颗恒星一个“心电图”一样。不查也没关系。你一查,发现原来80%以上的富锂巨星并不是以前学术界认为的“红色巨星”。他们真正的身份是晚年的“红星团星”。几十年来,天文学家一直被富含锂的超级巨星所欺骗。

借助中国郭守敬望远镜(LAMOST)的天空测量数据,美国开普勒太空望远镜、日本昴宿星望远镜和中国丽江天文台2.4米、1.8米望远镜的恒星地震数据,国际研究小组收集了大量富锂巨星的光谱和振动数据,得出了与传统观点截然不同的结论。这一发现挑战了传统的恒星演化理论,对于解开锂的起源之谜非常重要。

天文学家通过监测恒星的心跳和分析它们的光谱来揭示富锂巨星的真实身份。(于景川/中国科学院国家天文台测绘)

恒星演化示意图。(图片由中国科学院国家天文台/国际研究小组提供)

北京时间10月6日凌晨,由中国、日本、法国、荷兰、美国、澳大利亚、丹麦的科研人员完成的一篇关于富锂巨星真实身份的重要天文研究论文在国际学术期刊《自然天文》上发表。中国科学院国家天文台研究员和研究员石是相应的作者。中国科学院国家天文台闫副研究员和周博士是论文的第一作者。

七个国家的天文学家互相帮助“破案”

开普勒卫星是NASA在2009年发射的太空望远镜,用来搜寻类地行星。它连续4年不间断的光度观测,使天文地震学技术成功应用于富锂巨星的研究。

根据中科院国家天文台的科普解读,说到锂,现代人并不陌生。智能手机、平板电脑、无人机、电动车都是锂电池供电。这种近十年才进入大众视野的“新兴”元素,几乎和宇宙一样古老。

所以一直被视为“红色巨星”的富锂巨星,其真实身份是值得怀疑的。他们可能只是看起来年轻。

恒星演化示意图。(图片由中国科学院国家天文台/国际研究小组提供)

在区分“红巨星”和“红星团”的过程中,恒星的“心跳”起着决定性的作用。事实上,恒星的“心跳”来自恒星——的振动。那么恒星是如何“心跳”的呢?天体地震学是如何通过恒星的“心跳”知道真相的?

富锂巨星就是这种矛盾的典型例子。“超级巨星”是恒星进化到生命后期的名字,因为他们经历了一个“变胖”的过程,这个过程比年轻成年人的恒星大得多。顾名思义,“富锂巨星”的锂含量远高于同类“巨星”。它们只占后来小质量恒星的1%,但它们大气中的锂含量比其他99%高几百倍。

明星的“心电图”是怎么测出来的?

进一步研究还发现,不同类型的富锂巨星在锂含量和恒星质量上与传统认知有显著差异。这些发现很难用目前的理论来解释。几十年来,大多数相关理论都是以“红巨星”为前提的,甚至到了今年,很多相关理论研究还在讨论红巨星中的各种机制。然而,由于内部物理条件完全不同,原来的理论显然不适用于“红巨星”。

北京北京10月6日电(记者孙子发)宇宙中富锂巨星的真实身份是什么?它的锂含量是怎么超过恒星演化理论值几千倍的?这个备受学术界关注、与宇宙起源和演化有关的“大案”,最近被中国天文学家领导的国际科研团队破解,发现大部分富锂巨星实际上是红色星团星,而不是传统认为的红色巨星。

以太阳为例。它总是在数千个频率上低语。虽然科学家们不能真正“听到”太阳的声音,但这些噪音会使太阳的亮度发生轻微变化。所以我们可以通过记录太阳亮度的变化来知道太阳是如何振动的。就像人的心跳一样,恒星的振动代表了它身体的内部信息,这是其他一般方法无法获得的,而恒星地震的方法就像医生的听诊器在听恒星的“心跳”。

为了解开晚年这些小质量恒星中锂的来源之谜,中科院国家天文台必须知道何时出现了大量的锂。从天文学上来说,恒星衰老的过程叫做进化。如果能知道富锂巨星的演化阶段,就知道锂的形成时间,进而推导出它们的起源。

科学界对富锂巨星的演化阶段有很多看法。传统上,一般认为大部分低质量富锂巨星都是“红色巨星”。这种认知主要有两个原因。第一,从恒星的外观来看,它们的温度和亮度几乎符合“红巨星”的特征;第二,在向红巨星演化的过程中,恒星内部可能会发生比普通对流快十倍的特殊对流,有利于锂元素的形成,符合富锂巨星的预期。

恒星心跳-恒星地震图。(图片由中国科学院国家天文台提供)

日本昴宿星望远镜。(图片由中国科学院国家天文台/国际研究小组提供)

但是,一直有一个致命的隐患。随着恒星的不断演化,红巨星中心的氦会越积越多,压力和温度也会越来越高。终于在某个瞬间,氦核被点燃,一颗新的心脏在稳步燃烧。明星进入了一个全新的阶段,——“红簇星”。与刚刚进入“红色巨星”的明星相比,这两位年龄相差百万年的明星,外表几乎一模一样。

不同演化阶段的恒星振动频率也有显著差异。由于燃料和能量传递形式的不同,“红巨星”和“红星团星”的心跳有很大的不同:一般来说,“红巨星”的心率较快,而较老的“红星团星”的心率较慢。

为什么关注锂?

比如之前有报道称,LAMOST发现的富锂巨王——TYC429-2097-1,锂含量比太阳高3000倍,是人类已知锂外观最高的恒星。如果把地球上所有的汽车(约14亿辆)都换成电动汽车,用这颗恒星上的锂为其提供动力,那么这14亿辆电动汽车就可以开到夜空中你能看到的任何一颗恒星,“来星际,走远”。

恒星心跳-恒星地震图。(图片由中国科学院欧洲天文台国家天文台提供)

富锂巨人“巨型锂”的来源不明

国际团队研究了中国郭守敬望远镜(LAMOST,大天空区多用途光纤光谱天文望远镜英文缩写)在星空下的数据图片。(图片由中国科学院国家天文台陈英提供

《心电图》揭开富锂巨星的真实身份

中国科学院国家天文台多年来一直对富锂巨星的身份感到困惑。这项由中国天文学家领导的国际研究小组最近完成的研究,通过“天体地震学”听诊恒星的“心跳”,解开了富锂巨星真实身份的谜团。研究成果促进了恒星演化理论的完善,加深了人们对宇宙物质形成的认识。(结束)

事实上,锂是宇宙中最早的元素之一。伴随着137亿年前的大爆炸,锂在宇宙诞生后20分钟内出现,是当今物理宇宙的基本元素之一。可以说锂毗邻宇宙的过去和现在。然而,宇宙中许多天的锂含量与理论上的锂含量有很大不同,这一直困扰着天文学家。

美国开普勒任务中的恒星地震测量-心跳图。(图片由中国科学院国家天文台/国际研究小组提供)

正是因为富锂巨星中巨大数量锂的来源不明,这可能涉及到对恒星演化理论和标度恒星模型的挑战。因此,天文学家一直在努力解开这些“少数”之谜,找出大量锂的来源,特别是考虑到锂的起源和演化与宇宙中各种尺度的天体密切相关。

很多明星的惊艳照片。(图片由中国科学院国家天文台/国际研究小组提供)

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