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記者從中國科學(xué)院國家天文臺(tái)獲悉,北京時(shí)間2019年4月30日凌晨,國際科學(xué)期刊《自然·天文》在線發(fā)布了我國天文學(xué)家主導(dǎo)的一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。由中國科學(xué)院國家天文臺(tái)趙剛研究員領(lǐng)導(dǎo)的中日合作研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)了銀河系內(nèi)一顆重元素(包括銀、銪、金、鈾等)含量超高的恒星起源自被銀河系瓦解的矮星系。
矮星系是宇宙中數(shù)量最多的星系,類似像銀河系這樣的大型星系被認(rèn)為是通過并合矮星系形成的,但銀河系中有多少恒星來自于矮星系?這些恒星具有什么樣的特征?一直讓天文學(xué)家為之著迷。中國科學(xué)院國家天文臺(tái)助理研究員、文章第一作者邢千帆博士表示,恒星其實(shí)在很大程度上能夠保留它誕生時(shí)所處環(huán)境的化學(xué)成分,通過分析它們的化學(xué)成分可以追溯其起源,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)銀河系進(jìn)行“人口普查”。
邢千帆博士介紹此次科研成果 光明網(wǎng)記者 蔡琳/攝
邢千帆、趙剛和李海寧等人依托我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)提供的海量光譜數(shù)據(jù),在銀河系暈內(nèi)發(fā)現(xiàn)了目前已知鐵含量最高的快中子俘獲過程元素超豐恒星,是一顆距離地球約為2.2萬光年的亞巨星?？熘凶臃@過程是重元素產(chǎn)生的重要機(jī)制之一,宇宙中比鐵重的元素主要是通過原子核與中子撞擊產(chǎn)生,如果被原子核所捕獲的中子速率比中子衰變的速率快,該過程產(chǎn)生的元素就被稱為快中子俘獲過程元素,例如銪(Eu), 金(Au)和鈾(U)等。
這顆恒星的銪相對(duì)于鐵的含量比例是太陽的10倍有余,大大超出同類恒星的平均值,目前在銀暈中僅發(fā)現(xiàn)了30多顆該類型的恒星。更為新奇的是,這顆恒星的鎂元素以及其它alpha元素(包括硅、鈣和鈦等元素)的含量異常低,僅為同類恒星的五分之一,這也是國際上首次在銀河系中發(fā)現(xiàn)低鎂的快中子俘獲過程元素超豐恒星。
通過與日本國立天文臺(tái)的天文學(xué)家進(jìn)行后續(xù)8米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡高分辨率光譜聯(lián)合觀測(cè),研究團(tuán)隊(duì)最終確定了這顆恒星中24種元素的含量,并與矮星系恒星和銀暈場(chǎng)星進(jìn)行了細(xì)致比較。對(duì)比發(fā)現(xiàn)這顆恒星的化學(xué)成分與矮星系恒星高度吻合,明顯不同于銀河系的暈族恒星,表明這顆恒星來自于被銀河系瓦解的矮星系,是銀河系并合事件的確切和可靠的化學(xué)證據(jù)。
來自矮星系的亞巨星/《中國國家天文》麻鈺薇繪制
而更進(jìn)一步的分析顯示,這顆恒星是在其原屬的矮星系經(jīng)歷了極為罕見的中子星并合事件之后形成的。中子星并合能夠快速產(chǎn)生大量的快中子俘獲過程元素, 可顯著提高后代恒星的快中子俘獲過程元素含量。到此,這顆恒星真實(shí)身份被揭曉:它是一個(gè)來自于近鄰矮星系,攜帶“重金”投奔銀河系的“外來移民”。
這顆恒星的發(fā)現(xiàn)首次揭示了銀河系內(nèi)快中子俘獲過程元素超豐恒星的吸積起源,為銀河系并合矮星系提供了清晰的證據(jù),顯示銀暈中的快中子俘獲過程元素超豐恒星極可能全部來自于瓦解的矮星系,同時(shí)為中子星并合是快中子俘獲過程發(fā)生的主要天體物理場(chǎng)所提供了證據(jù)支持。它的化學(xué)豐度特征將有助于識(shí)別吸積自附近矮星系的恒星,為研究銀河系的并合歷史提供理想的示蹤體,加深人類對(duì)星系形成和演化的認(rèn)識(shí)。（光明網(wǎng) 記者蔡琳）
