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我国天文学家合作发现迄今铕元素含量最高的恒星

2024-08-09 09:53IT之家(故渊)12评

IT之家 8 月 9 日消息,国际天文团队基于 LAMOST 数据,发现了迄今铕([Eu / H])元素含量最高的恒星(LAMOST J020623.21+494127.9),相关成果发表在国际天文期刊《天体物理学报通讯》(2024,ApJL,970,L30)上。

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天文团队介绍

该团队由中国科学院国家天文台施建荣研究员的科研团队,以及来自西班牙加纳利天体物理研究所、美国圣母大学物理系和美国核天体物理中心的天文专家组成。

国家重大科学工程 LAMOST 项目简介

LAMOST 项目全称为“大天区面积多目标光纤光谱望远镜”,是一架完全由我国自主创新设计、在技术上极具挑战性的新型的大视场兼备大口径的光学天文望远镜。

图源:南京天文光学技术研究所

在多项技术上走在国际前列,是有望在天文学领域获得世界瞩目科学成就的国家重大科学工程。

LAMOST 是一架横卧于南北方向的中星仪式的主动光学反射施密特望远镜。

原理

快中子俘获过程(r-过程)是恒星快速捕获中子的一类核反应。比铁重的元素大约一半都是由 r-过程产生的,恒星产生的这些元素被称为 r-过程元素。

因此,快中子俘获过程是恒星演化过程中形成重金属元素(比铁重)的基本途径之一,尽管双中子星并合事件已被证认可以产生 r-过程元素,但宇宙中 r-过程元素的诞生场所是否唯一还一直存在争议。

因此,研究 r-过程元素高度增丰恒星([Eu / Fe]>1.0 且 [Ba / Eu]<0.0,r-II)的重元素含量分布模式是解决该争议问题的关键,这类恒星携带了重元素形成环境的信息。

目前,世界上组织了一个 R 过程联盟专门搜寻这类 r-过程元素高度增丰的特殊恒星。但是到目前为止,这类恒星的发现尚不足 100 颗,且都是贫金属恒星([Fe / H]<-1.0)。这些恒星大部分位于银晕中,少数位于矮星系或球状星团中。

新发现

施建荣团队基于 LAMOST 中分辨率巡天光谱,开展了搜寻 r-过程元素增丰恒星的研究,并从中发现了这颗目前铕元素含量最高的恒星(LAMOST J020623.21+494127.9)。

团队还利用西班牙 GTC 光学望远镜(口径为 10.4 米),对这颗恒星进行了高分辨率光谱后续跟踪观测,最终确定了其表面 30 种元素的金属丰度,这颗星的 [Eu / Fe] 高达 1.32,而 [Ba / Eu] 低至-0.95,并具有目前最高的 [Eu / H](+0.78),是一颗典型的 r-过程元素高度增丰恒星。

图 1. LAMOST 发现的这颗特殊恒星的重元素丰度分布模式与太阳及两颗典型 r -II 星的对比

经后随高分辨率光谱观测,研究团队发现,这颗铕元素含量最高的恒星还是一颗快中子俘获过程元素增丰的薄盘恒星,这是天文学家首次在银河系薄盘中发现此类特殊天体。

图 2.双中子星并合产生 r-过程元素模拟图,图片来源:Siegel & Metzger 2017, PRL,10.1103/PhysRevLett.119.231102

意义

这一发现不仅丰富了我们对银河系化学演化的理解,也为研究银河系形成和演化提供了新的视角。

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