北京时间2018年8月7日凌晨,《自然-天文》杂志在线发表了一篇题为《最富锂巨星中锂增丰机制的本质》的科学论文。这绕口令般的标题啥意思?锂在天文学上有何意义?超过正常含量三千倍的富锂巨星是怎么形成的?千万别急着绕道,中国天文学家这项研究里面的情节可有趣着呢!让天文学家“头疼”的锂元素。锂(lithium),元素周期表第三位,具有简单的原子结构。
试想一下没有锂的世界吧:人体缺少了一种重要的微量元素,更多人可能产生情绪问题;生活中没有了高效能源,手机、平板、手提电脑,甚至你好不容易排上号的新能源汽车,都将成为装饰。锂元素对于天文学家而言,锂真是让人又爱又恨。每一位天文学家都知道,锂非常关键,因为它是除了氢和氦之外,仅余的另一个产生于大爆炸最初三分钟的化学元素。
中国科学院国家天文台的研究团队最近又取得了一个关于锂的、非常惊人的发现,就是 “最富锂巨星”——史上兜里揣的锂最多的巨星。更让人不得不服的是他们还通过科学计算精确描述了这位奇葩主角完整而激烈的前世今生。
天文学家能够成功截获这颗史上最富锂巨星,首先感谢的要数郭守敬望远镜(LAMOST)这个得力助手。LAMOST是我国自主设计建造并运行维护的大天区面积光谱巡天望远镜,它能够一次性获取接近四千个天体的光谱,堪称望远镜界的超级快手。LAMOST刚刚结束了第一期的正式巡天,并产生了超过九百万条天体光谱的海量数据库。这个史无前例广阔的天体光谱海洋,无疑是天文学家寻找更多非主流天体的绝佳机会。
国家天文台的研究团队并没有仅仅止步于重大发现,在接下来的日子里,他们借助这个绝佳样本,第一次通过理论分析和数值模拟成功再现了这颗巨星从锂含量平民成为富锂土豪的致富之路。这颗富锂巨星的锂含量极高,甚至超过了星际物质。但是,所有的恒星都是在星际物质中孕育诞生,它们的原始化学构成应该与星际物质相似。再加上恒星生命进化到巨星途中必经的大量消耗锂的过程,所以一般来说,恒星中的锂含量不应高于星际物质。
可是这颗巨星的锂含量却足足高出了星际物质十五倍,因此天文学家们怀疑巨星中的锂应该不是来自于星际物质,而是有其他途径的来源。至此,现有理论都难以解释这颗富锂巨星的致富之路,难道要成为又一个世纪谜团了吗?还好我们的研究团队脑洞够大,既然传统模型下增强对流速度不够给力,那就用不寻常的模型。于是他们想到了一种“不对称对流”模型。
传统模型的对流过程中,物质上下运动速度是一样快的,但当对流不对称时,下去的速度可以很慢,而上来的速度却可以很快。这种模式就像是两根水管,一根水管粗,另一根水管细,在相同的时间里流过相同量的水,细的水管流速更快。研究团队借助这个模型和最新的原子数据,对巨星内部物质的核反应进行了计算机模拟。
结语。2009年6月,郭守敬望远镜(LAMOST)通过国家验收,开始了历时九年的精密调试和持续巡天。随着第一期正式巡天的圆满结束,LAMOST用九百万条天体光谱的惊人数据量撼动了国际天文界,而许多有趣而新奇的科学发现也喷薄而出,今天这颗超富锂巨星只是轶事之一。