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國家天文台基于LAMOST巡天發現銀河系並合矮星系的化學證據

    4月30日淩晨,國際科學期刊《自然·天文》(Nature Astronomy)在线发布我国天文学家主导的一项重大发现。国家天文台赵刚研究員领导的中日合作研究团队证实了银河系内一颗重元素(包括银、铕、金、铀等)含量超高的恒星起源自被银河系瓦解的矮星系,首次揭示了这类稀有恒星的吸积起源,深化了对重元素产生机制的认识,为基于恒星化学成分识别来自附近矮星系的恒星提供了重要线索。 

  類似銀河系這樣的大型星系被認爲是通過並合矮星系形成的,但天文學家對銀河系中有多少恒星來自于矮星系以及這些恒星具有什麽樣的特征仍知之甚少。恒星很大程度上保留了它誕生時所處環境的化學成分,通過分析恒星的化學成分可以追溯它們的起源。 

  依托我國重大科技基礎設施LAMOST望遠鏡提供的海量光譜數據,邢千帆和趙剛等人在銀河系暈內發現了目前已知鐵含量最高的快中子俘獲過程元素超豐恒星。快中子俘獲過程是重元素産生的重要機制之一,例如铕(Eu), (Au)和鈾(U)等重元素都屬于快中子俘獲過程元素。這顆恒星的铕相對于鐵的豐度是太陽的10倍有余,大大超出同類恒星的平均值,目前在銀暈中僅發現了30多顆該類型的恒星。更爲新奇的是,這顆恒星的鎂元素以及其它alpha元素(包括矽、鈣和钛等元素)的含量異常低,僅爲同類恒星的五分之一,而具有類似化學成分的恒星在銀河系近鄰矮星系中卻是普遍存在。這是國際上首次在銀河系中發現低鎂的快中子俘獲過程元素超豐恒星。 

  通過與日本國立天文台的天文學家進行後續8米光學望遠鏡高分辨率光譜聯合觀測,研究團隊確定了這顆恒星中24種元素的含量,並與矮星系恒星和銀暈場星進行了細致比較。對比發現這顆恒星的化學成分與矮星系恒星高度吻合,明顯不同于銀河系的暈族恒星,表明這顆恒星來自于被銀河系瓦解的矮星系,是銀河系並合事件的確切和可靠的化學證據。進一步的分析顯示這顆恒星是在其原屬的矮星系經曆了極爲罕見的中子星並合事件之後形成的。中子星並合産生大量的快中子俘獲過程元素, 顯著提高了矮星系內快中子俘獲過程元素的含量。 

  這顆恒星的發現首次揭示了銀河系內快中子俘獲過程元素超豐恒星的吸積起源,爲銀河系並合矮星系提供了清晰的證據,顯示銀暈中的快中子俘獲過程元素超豐恒星極可能全部來自于瓦解的矮星系,同時爲中子星並合是快中子俘獲過程發生的主要天體物理場所提供了證據支持。它的化學豐度特征將有助于識別吸積自附近矮星系的恒星,爲研究銀河系的並合曆史提供理想的示蹤體,加深人類對星系形成和演化的認識。

    文章链接:https://www.nature.com/articles/s41550-019-0764-5。

  來自矮星系的亞巨星/《中國國家天文》繪圖 

(信息來源:國家天文台網站)