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天文学家研究揭秘：类太阳恒星氦闪后可普遍产生锂元素

来源：爱乐趣网时间：2020年07月07日 09:40

原标题：天文学家研究揭秘：类太阳恒星氦闪后可普遍产生锂元素

恒星中锂元素从主序经过红巨星、氦闪（红巨星上端）到红团簇的氦核燃烧阶段的演化。虚线为模型预测；红色符号带代表红团簇星的氦核燃烧阶段。（研究团队供图）

中新网北京7月7日电 (记者孙自法)在类太阳恒星中，高含量的锂元素罕见吗、类太阳恒星会产生锂元素吗、它发生在恒星演化的哪个阶段……作为目前所知宇宙最早产生的三种元素之一，锂在天文学研究中长期以来颇受关注。

中国科学院国家天文台赵刚研究员和库马尔(Kumar)博士领导的国际团队，利用中国重大科技基础设施郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，英文缩写LAMOST)光谱数据及国际GALAH巡天数据等，最新研究揭晓类太星恒星与锂之间的谜题：类太阳恒星经过氦闪后普遍可以产生锂元素。

氦核燃烧示意图。(图片来自纪录片－How the universe works)

这一重要天文学研究成果论文，北京时间7月6日夜间在国际权威天文期刊《自然·天文》发表。论文共同通讯作者赵刚对媒体表示，“对我们而言，下一步研究的关键是了解锂在氦闪和混合机制之间的核聚变，这里依然包含着很多未解之谜”。

中科院国家天文台介绍，锂、氢、氦是目前已知大约138亿年前发生宇宙大爆炸中最早产生的三种元素，一直以来，锂元素是连接宇宙大爆炸、星际物质和恒星的关键元素，对锂元素的研究是宇宙和恒星演化的重要课题。

宇宙大爆炸时期的锂含量小幅增长，主要是由于高能宇宙射线轰击星际介质中较重的原子核，如碳和氧，将它们分裂成较小的原子，如锂。与其他元素不同，天文学界普遍认为锂元素将会在恒星中逐渐消失。这是由于锂在恒星内部相对较低的温度下(250万度)参与核反应，再经过与外部大气的混合，最初的锂就会在恒星生命周期中消失。

科学家举例称，比如太阳和地球的组成元素高度相似，且被认为几乎同时形成，但太阳中的锂含量却比地球中的锂含量低100倍。随着观测技术的进步，人们陆续发现，部分类太阳恒星(在银河系中大约占1/100)大气中的锂含量非常高，在某些情况下，甚至比理论模型预测高出10万倍。

到底什么原因导致类太阳恒星中锂含量异常升高？这个问题在过去40年里一直困扰着研究人员。研究团队最新发现类太阳恒星经过氦闪后普遍可以产生锂元素，终于解开了这一谜团。

成果论文第一作者库马尔说，研究团队通过系统研究晚期类太阳恒星中锂丰度异常升高的现象，发现类太阳恒星经过氦闪后锂丰度异常升高的现象极为普遍。氦闪是类太阳恒星中的一个标志性事件，在恒星演化的晚期，其核心不断积累氦元素，并导致温度和压力持续上升。“这个巨大的氦核最终被点燃，发生剧烈失控地核燃烧，就像在恒星内部引爆了一颗氦原子弹，在几分钟内释放出相当于整个银河系的能量”。

他指出，理论模型预测经历此阶段的恒星锂含量应该非常低，但实际上，观测却发现这些恒星的锂含量平均高出理论预测值的200多倍，这表明类太阳恒星通过氦闪产生了新的锂元素。由于氦闪是类太阳恒星演化过程中必然会经历的过程，因此，类太阳恒星经过氦闪后普遍会产生锂元素。在鉴别氦闪恒星的过程中，LAMOST数据发挥出重要作用。

此外，该研究还提出一个新的标准来鉴别被称为富锂巨星的天体，照此标准，人们在过去40年间所发现的富锂巨星可能只是宇宙中的冰山一角。(完)

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