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中国科学家发现锂元素丰度最高的巨星,我国科

日期:2019-07-17编辑作者:澳门新葡8455手机版

原标题:我国科学家发现锂元素丰度最高的巨星

我国科学家发现锂元素丰度最高的巨星

发现富锂巨星的示意图。

图片 1

日前,以中国科学院国家天文台为首的科研团队依托国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)发现了一颗奇特天体,它“居住”在银河系中心附近的蛇夫座,距离地球约4500光年。它的质量不足太阳的1.5倍,锂元素含量却是太阳的3000倍。更重要的是,它是目前已知的锂元素丰度最高的巨星。

发现富锂巨星的示意图。中国科学院国家天文台供图

锂元素为何备受关注?什么是富锂巨星?它从何而来?这一发现又有何重要意义?带着这些问题,记者采访了中科院国家天文台闫宏亮博士。

日前,以中国科学院国家天文台为首的科研团队依托国家重大科技基础设施郭守敬望远镜发现了一颗奇特天体,它“居住”在银河系中心附近的蛇夫座,距离地球约4500光年。它的质量不足太阳的1.5倍,锂元素含量却是太阳的3000倍。更重要的是,它是目前已知的锂元素丰度最高的巨星。

由锂元素引出的科学难题众多

锂元素为何备受关注?什么是富锂巨星?它从何而来?这一发现又有何重要意义?带着这些问题,记者采访了中科院国家天文台闫宏亮博士。

说起锂元素,大家应该不陌生。它的原子结构非常简单,是化学元素周期表中的3号元素。金属锂呈银白色,是密度最小的金属,可以漂浮在水上。

由锂元素引出的科学难题众多

日常生活中,我们常常可以看到锂的身影。比如,手机、平板电脑、电动汽车等都在使用锂电池供电。此外,锂元素还被大量应用于航空航天、国防军工等领域。

说起锂元素,大家应该不陌生。它的原子结构非常简单,是化学元素周期表中的3号元素。金属锂呈银白色,是密度最小的金属,可以漂浮在水上。

当然,锂不光出现在日常生活中,它也是天体物理中最受关注的元素之一。为何这么说?“因为锂可以用来追溯宇宙早期的一些信息,而且由它引出的科学难题实在是太多了!”闫宏亮说。

日常生活中,我们常常可以看到锂的身影。比如,手机、平板电脑、电动汽车等都在使用锂电池供电。此外,锂元素还被大量应用于航空航天、国防军工等领域。

闫宏亮从这些难题中归纳出主要的三个,并称其为:一“少”、一“多”、“先多后少”。

当然,锂不光出现在日常生活中,它也是天体物理中最受关注的元素之一。为何这么说?“因为锂可以用来追溯宇宙早期的一些信息,而且由它引出的科学难题实在是太多了!”闫宏亮说。

一“少”,即古老恒星中的锂太少了。宇宙大爆炸产生了宇宙中最初的3种元素,分别是氢、氦和锂,诞生于宇宙初期的第一代恒星保留了这些元素。粒子物理学家们通过计算,可以推断每种元素究竟产生了多少。然而,从第一代古老恒星中实际观测到的锂含量与计算预期值并不吻合,只有计算预期值的1/3—1/2。

闫宏亮从这些难题中归纳出主要的三个,并称其为:一“少”、一“多”、“先多后少”。

一“多”,即星际物质中的锂太多了。天文学家们又发现星际物质中锂的含量(锂与氢的比例)比大爆炸理论所预言的要高4倍左右。

一“少”,即古老恒星中的锂太少了。宇宙大爆炸产生了宇宙中最初的3种元素,分别是氢、氦和锂,诞生于宇宙初期的第一代恒星保留了这些元素。粒子物理学家们通过计算,可以推断每种元素究竟产生了多少。然而,从第一代古老恒星中实际观测到的锂含量与计算预期值并不吻合,只有计算预期值的1/3—1/2。

闫宏亮说:“这就很奇怪了,和恒星不同,星际物质是存在于星系中的弥散物质,因其自身特性,按理说是无法产生锂的,必须要借助宇宙射线的帮助。不过即使算上所有可能性,产量也不到星际物质中锂丰度的一半。”

一“多”,即星际物质中的锂太多了。天文学家们又发现星际物质中锂的含量比大爆炸理论所预言的要高4倍左右。

“先多后少”,则是指按大爆炸理论,所有的恒星在诞生之初都是含锂的,但演化到巨星阶段(恒星的老年阶段)时绝大多数的锂会被消耗掉。

闫宏亮说:“这就很奇怪了,和恒星不同,星际物质是存在于星系中的弥散物质,因其自身特性,按理说是无法产生锂的,必须要借助宇宙射线的帮助。不过即使算上所有可能性,产量也不到星际物质中锂丰度的一半。”

“可是,像我们此次发现的这类富锂巨星的存在却无法用先前的理论来解释。这是为什么?”闫宏亮说。

“先多后少”,则是指按大爆炸理论,所有的恒星在诞生之初都是含锂的,但演化到巨星阶段时绝大多数的锂会被消耗掉。

为了解答由锂元素引出的这些问题,世界各国的科学家们一直在孜孜不倦地探索和前行。

“可是,像我们此次发现的这类富锂巨星的存在却无法用先前的理论来解释。这是为什么?”闫宏亮说。

富锂巨星不符合标准恒星模型

为了解答由锂元素引出的这些问题,世界各国的科学家们一直在孜孜不倦地探索和前行。

恒星如同人类一样,有诞生、成长、衰老和死亡的过程。而巨星阶段是恒星暮年的开始,几乎每一颗恒星都要经历这样一个阶段。闫宏亮说:“在标准恒星模型中,恒星在巨星阶段会把自身的锂元素"消化"掉,成为一个在表面上几乎探测不到锂元素的天体。”

富锂巨星不符合标准恒星模型

为什么会出现这种情况?

恒星如同人类一样,有诞生、成长、衰老和死亡的过程。而巨星阶段是恒星暮年的开始,几乎每一颗恒星都要经历这样一个阶段。闫宏亮说:“在标准恒星模型中,恒星在巨星阶段会把自身的锂元素‘消化’掉,成为一个在表面上几乎探测不到锂元素的天体。”

闫宏亮进一步解释:“恒星在进入巨星阶段时会出现体积膨胀的现象,它的半径一般会膨胀十倍或几十倍。同时,它的内部会产生很强的对流,从而导致锂从恒星表面被带入恒星内部。由于恒星内部温度非常高,锂就被消耗掉了。所以说,恒星在巨星阶段锂的含量应该是呈几十倍到上百倍减少的。”

为什么会出现这种情况?

这样的理论在很长一段时间内被认为是正确的。直到1981年,天文学家乔治·沃勒斯坦和克里斯·斯奈登利用一架小型望远镜发现了一颗特殊的恒星,它的光谱非常奇特,在本不该有谱线的地方发现了一条很强的锂线。他们觉得这种现象极为罕见,也无法给出确切的解释。这种特殊的天体很快便成为大家关注的焦点,人们称其为富锂巨星。

闫宏亮进一步解释:“恒星在进入巨星阶段时会出现体积膨胀的现象,它的半径一般会膨胀十倍或几十倍。同时,它的内部会产生很强的对流,从而导致锂从恒星表面被带入恒星内部。由于恒星内部温度非常高,锂就被消耗掉了。所以说,恒星在巨星阶段锂的含量应该是呈几十倍到上百倍减少的。”

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