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中国新闻网|中国天文学家主导破获宇宙“大案”：锁定富锂巨星真身( 二 )


中国新闻网|中国天文学家主导破获宇宙“大案”：锁定富锂巨星真身
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国际团队研究使用巡天数据的中国郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜 ， 英文缩写LAMOST)在星空下的资料图片 。 (陈颖为/摄 ， 中科院国家天文台 供图)
“心电图”揭开富锂巨星真实身份
中科院国家天文台介绍 ， 为解开锂元素在这些晚年的小质量恒星中的起源之谜 ， 就必须要知道大量的锂究竟是在何时出现 。 恒星逐渐变老的过程在天文上叫做演化 ， 如果能够知道富锂巨星所处的演化阶段 ， 就等于知道了锂元素的形成时间 ， 进而反推它们的起源 。
科学界对富锂巨星的演化阶段一直存在多种说法 ， 传统上一般认为小质量富锂巨星多数为“红巨星” 。 造成这种认知的主要原因有两点 ， 一是从恒星的外表来看 ， 它们的温度和亮度的确符合“红巨星”的特征；二是在朝着红巨星演化的过程中 ， 恒星内部可能产生十倍于普通对流速度的特殊对流 ， 这种环境反而有利于锂元素的形成 ， 符合产生富锂巨星的预期 。
但是 ， 这里面一直存在着一个致命的隐患——随着恒星的继续演化 ， 红巨星中心的氦会积攒得越来越多 ， 压力和温度也越来越高 。 终于在某个瞬间 ， 氦核被点燃了 ， 一个稳定燃烧的新心脏出现 ， 恒星进入了一个崭新的阶段——“红团簇星” 。 和刚刚进入“红巨星”的恒星相比 ， 这两个年龄相差可达百万年的恒星从表面上看长得几乎完全相同 。
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日本昴星团望远镜 。 (中科院国家天文台/国际科研团队 供图)
因此 ， 一直被认为多数是“红巨星”的富锂巨星 ， 其真实身份值得怀疑 ， 它们可能只是看起来年轻而已 。
问题是如何鉴别？尽管长相相似 ， 但这两类恒星的“心脏”却完全不同 。 最新发表的这项研究 ， 就是通过监听一大群由LAMOST光谱中所发现的富锂巨星的心跳来实现的 。 在研究中 ， 天文学家使用了一种被称为“星震学”的技术 ， 测量了富锂巨星心脏的跳动规律 ， 如同给每颗恒星做了“心电图” 。 不检查不要紧 ， 一检查却发现原来超过80%的富锂巨星根本不是学界之前所认为的“红巨星” ， 它们的真实身份是更加晚年的“红团簇星” 。 天文学家就这样被富锂巨星“蒙骗”了数十年 。
进一步研究还发现 ， 不同类型的富锂巨星在锂含量、恒星质量等多个方面均与传统认知存在显著不同 。 这些发现很难用目前的理论进行解释 。 因为数十年来 ， 绝大多数相关的理论都是基于“红巨星”这一前提所提出的 ， 甚至直到今年很多相关的理论研究也还在讨论红巨星内的种种机制 。 但是 ， 由于内部的物理环境全然不同 ， 原有的理论显然并不适用于“红团簇星” 。
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美国开普勒太空望远镜测量星震-心跳示意图 。 (中科院国家天文台/国际科研团队 供图)
恒星“心电图”是怎样测量的？
在鉴别“红巨星”和“红团簇星”的过程中 ， 恒星的“心跳”起到决定性作用 。 恒星的“心跳”其实来自于恒星的震动——星震 。 那么 ， 恒星到底是怎么“心跳”的呢？星震学又是如何通过恒星的“心跳”了解真相呢？
以太阳为例 ， 它每时每刻都在成千上万个频率上“低声细语” 。 虽然科学家并不能够真的“听到”太阳的声音 ， 但是这些噪音使得太阳的亮度发生微小的变化 。 所以只要记录其亮度的变化 ， 就可以知道太阳是如何振动的了 。 就像人们的心跳一样 ， 恒星的振动代表着它身体内部的信息 ， 这些内部信息用其他常规方法无法获取 ， 而星震的方法就如同医生的听诊器一样倾听着恒星的“心跳” 。


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