研究團隊借助“心電圖”監聽恒星的“心跳”揭秘富鋰巨星

　　鋰元素是宇宙中最早產生的元素之一，但它在多種天體中的含量均與理論預測存在較大差異。鋰元素在恒星中的起源與演化一直困擾著天文學家，例如宇宙中有一種被稱為富鋰巨星的天體，其鋰元素含量超過恒星演化理論值的上千倍。針對這些天體中的鋰是如何產生的，天文學家一直在努力尋找答案。

　　10月6日，《自然-天文》發布一項由我國天文學家主導的國際科研團隊關于富鋰巨星“真實身份”的研究成果。借助我國重大基礎科技設施LAMOST巡天數據、美國開普勒太空望遠鏡的星震數據，研究團隊通過監聽恒星的“心跳”，發現絕大多數富鋰巨星其實都是紅團簇星，而不是傳統上所認為的紅巨星。這一發現挑戰了傳統的恒星演化理論，有助于最終解開鋰元素的起源之謎。

　　恒星如同人類一樣，有誕生、成長、衰老及死亡等過程。太陽就是一顆正處于青壯年時期的恒星。不過，隨著恒星不斷發光發熱，其內部物質會出現明顯的變化，并由此產生一系列改變。紅巨星和紅團簇星是恒星進入晚年后兩種不同階段，它們內部進行核反應的物質不完全相同，因此其結構和物理過程也具有顯著差異。如果僅從表面上看，天文學家很難判斷一顆恒星究竟是紅巨星還是紅團簇星。這是因為兩種恒星在溫度和光度方面相差無幾，就像我們很難判斷一位白發蒼蒼的老者到底是70歲還是80歲一樣，只能根據經驗進行一個大致的估計，但并不一定非常準確。

　　長久以來，天文學家認為，紅巨星內部劇烈的對流為鋰元素的產生創造了可能的條件，因此大部分富鋰巨星應該是紅巨星。但該研究對此持懷疑態度，并通過我國LAMOST、日本昴星團等望遠鏡采集了大量富鋰巨星的光譜，借助開普勒太空望遠鏡對這些富鋰巨星的震動數據，得到截然不同的結論。研究團隊給恒星做了“心電圖”：星震就像是恒星的心跳，能夠傳遞恒星內部的真實信息，就算兩者表面上看起來差不多，但紅巨星和紅團簇星的心臟是不同的。研究發現，超過80%的富鋰巨星是紅團簇星，而且不同類型的富鋰巨星在鋰含量、恒星質量等多個方面均與傳統認知存在著顯著差別。

　　研究認為，這些發現很難用傳統理論去進行解釋。由于內部物理環境不同，原有的理論并不適用于紅團簇星，需要盡快尋找到這一觀測現象的真實原因。該研究通過觀測數據檢驗了雙星合并產生富鋰巨星的理論，認為這是一種有潛力的方向。目前，國際上也提出了氦閃、雙星合并、特殊對流等不少新理論來解釋該問題，但尚無定論，下一步的關鍵是逐一檢驗這些理論，找到真相。

　　該研究由一個中國主導，日本、法國、荷蘭、美國、澳大利亞等科研人員參與的國際團隊合作完成，中方參與單位包括中國科學院國家天文臺、云南天文臺，北京師范大學，中國科學院大學，北京大學等。多個望遠鏡的協同合作是取得成果的關鍵，除LAMOST、開普勒望遠鏡外，日本的昴星團望遠鏡、我國麗江觀測站的2.4米和1.8米望遠鏡均在觀測中發揮重要作用。

天文學家通過恒星監測恒星的心跳和分析它們的光譜揭秘富鋰巨星的真實身份（圖源：北京天文館 喻京川）

紅團簇星和紅巨星內部結構示意圖。紅團簇星與紅巨星內部結構不同，紅團簇星內部是氦組成的核心在燃燒，而紅巨星的氦核心不燃燒，其外面的氫包層在燃燒。它們的初始階段在溫度、亮度上幾乎相同，很難區分（圖源：日本國立天文臺 青木和光）