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与生俱来还是意外之财? 这些恒星为何多点锂

2018-02-24 15:06:02    东北新闻网  参与评论()人

上世纪八十年代,实测天体物理学家发现处于演化初期的贫金属星,由于大气表面较为稳定,其表层的锂含量基本是个常数。然而这个常数对应的锂丰度要比标准大爆炸理论给出的原初锂丰度低2.5倍。

考虑到原初锂丰度的测量精度,这似乎暗示着贫金属星的锂含量并不直接等同于原初值。也正因为这样,研究贫金属星的锂丰度是帮助我们理解这两者之间的差异以及早期恒星与星系对于宇宙中锂含量影响的关键。

  不走寻常路的锂超丰红巨星

非常意外地,人们在观测中发现了少量不同寻常的贫金属红巨星,它们的大气表层具有超出正常含量的锂元素,实实在在地给天文学家出了个难题。

在温度超过250万开尔文的恒星内部,锂很容易通过进一步核反应被瓦解,从而无法在恒星内部留存下来。随着小质量恒星在演化轨迹上不断行进,它们表面的锂含量通常还会继续降低。当它们演化到红巨星(太阳类型恒星的演化后期)阶段时,恒星内部缺乏锂的物质会通过对流与大气表面物发生混合,从而进一步稀释恒星表层的锂含量,使其降低一个量级以上。这是经典的小质量恒星结构与演化模型所描述的锂丰度演化过程,对于银河系球状星团的系统性观测也得到了与之相符的结果。

非常意外地,人们在观测中发现了少量不同寻常的贫金属红巨星,它们的大气表层具有超出正常含量的锂元素,被称为“锂超丰”。然而在过去的几十年里,天文学家只成功地发现了十几颗这类锂超丰的小质量红巨星。虽然在这些贫金属红巨星中的锂超丰程度还不足以解释宇宙学上的锂丰度之谜,但却实实在在地给天文学家出了个难题。

小质量恒星演化模型一直被认为是天体物理领域相对比较成熟的理论,但是却没有预料到半路杀出这些锂超丰的小质量红巨星。天文学家的直觉告诉他们,如果一颗小质量红巨星表面含有显著超出正常含量的锂元素,一种可能是它在演化初期就已经通过某种外部途径获得了如此大量的锂,另一种可能就是小质量恒星演化模型的某些理论需要调理一下了。

关键词:恒星

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