科学家揭开类太阳恒星的富锂之谜

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    本报北京7月8日电（记者齐芳）锂和氢、氦是目前已知的在宇宙早期大爆炸中最早产生的三种元素。原来科学家们猜测，恒星在不断演化中，锂元素会越逐渐消失。但近年来的观测却否定了这个假设——不少富锂恒星被发现。四十年来，这个谜题一直困扰着科学家。

    中国科学院国家天文台赵刚研究员团队及国际合作者，利用郭守敬望远镜（LAMOST）光谱数据及国际GALAH巡天数据发现，类太阳恒星经过氦闪后普遍可以产生锂元素，解开了类太阳恒星的富锂之谜。这一成果发表在北京时间7月6日晚出版的学术期刊《自然·天文》上。

    绝大多数锂的起源可以追溯到大约138亿年前发生的宇宙大爆炸，指向了宇宙的起源。因此，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。

    赵刚解释，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。由于锂在恒星内部相对较低的温度下参与核反应，再经过与外部大气的混合，因此，研究人员普遍认为最初的锂元素会在恒星生命周期中消失。

    早期的一些观测结果也支持了这个结论，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了100倍。然而，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。

    研究人员介绍，研究团队系统地研究了晚期类太阳恒星中锂丰度异常升高的现象。令人惊讶的是，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，发生剧烈失控的核燃烧，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。

    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。研究人员表示，这表明类太阳恒星通过氦闪产生了新的锂元素。在此基础之上，研究提出了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。研究团队负责人、论文共同通讯作者赵刚研究员说：“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，其中依然包含很多未解之谜。”