科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，類似銀河系這樣的大型星系是通過(guò)合并周邊的矮星系不斷成長(zhǎng)、壯大的。但究竟如何鑒別哪些恒星是銀河系的“原住民”、哪些恒星是“移民”呢?由我國(guó)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的中日研究團(tuán)隊(duì)為鑒別“移民”提供了一種新方法——化學(xué)“DNA”識(shí)別。
這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表于北京時(shí)間4月30日凌晨出版的科學(xué)期刊《自然·天文》上。
文章的通訊作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)趙剛研究員介紹，研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)了銀河系內(nèi)一顆重元素(包括銀、銪、金、鈾等)含量超高的恒星起源自被銀河系瓦解的矮星系，并首次揭示了這類稀有恒星的吸積起源，深化了對(duì)重元素產(chǎn)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為基于恒星化學(xué)成分識(shí)別來(lái)自附近矮星系的恒星提供了重要線索。
文章第一作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)邢千帆博士解釋，通過(guò)研究恒星的光譜，我們可以推斷出恒星的化學(xué)成分，而恒星很大程度上保留了它誕生時(shí)所處環(huán)境的化學(xué)成分，被稱為“星星的DNA”，不同星系恒星的化學(xué)成分會(huì)有很大差別，因此通過(guò)分析恒星的化學(xué)成分可以追溯它們的起源。
研究團(tuán)隊(duì)首先利用我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)提供的海量光譜數(shù)據(jù)，遴選出銀河系中特殊的恒星——重金屬元素“超標(biāo)”的恒星，科學(xué)家稱它們是“快中子俘獲過(guò)程元素超豐恒星”。邢千帆解釋，第一代恒星在它們的核心爐中逐漸煉成各種化學(xué)元素，其中比氦重的元素都被天文學(xué)家稱為“金屬”元素，比鐵重的元素稱為“重金屬”元素。當(dāng)?shù)谝淮阈且猿滦潜ǖ姆绞浇Y(jié)束生命后，它們所產(chǎn)生的化學(xué)元素就成為新一代恒星的“原料”。邢千帆說(shuō)：“宇宙中比鐵重的元素主要是通過(guò)原子核與中子撞擊產(chǎn)生，如果被原子核所捕獲的中子速率比中子衰變的速率快，該過(guò)程產(chǎn)生的元素就被稱為快中子俘獲過(guò)程元素。像人們熟知的貴金屬黃金，制造原子彈所用的鈾，在地殼中含量?jī)H有0.000106%并被稱為最稀有元素的銪，都屬于比鐵重的快中子俘獲過(guò)程元素。”
研究團(tuán)隊(duì)在銀河系暈內(nèi)發(fā)現(xiàn)的這顆重金屬“超標(biāo)”恒星，是目前已知鐵含量最高的快中子俘獲過(guò)程元素超豐恒星，也是國(guó)際上首次在銀河系中發(fā)現(xiàn)低鎂的快中子俘獲過(guò)程元素超豐恒星。這顆恒星的銪相對(duì)于鐵的豐度是太陽(yáng)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(fā)現(xiàn)了30多顆該類型的恒星;但這顆恒星的鎂元素以及其他alpha元素(包括硅、鈣和鈦等元素)的含量卻異常低，僅為同類恒星的五分之一。這與銀河系中的大部分恒星不同，但在銀河系近鄰矮星系中卻是普遍存在。
之后，研究團(tuán)隊(duì)又利用日本國(guó)立天文臺(tái)8米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡高分辨率光譜聯(lián)合觀測(cè)，確定了這顆恒星中24種元素的含量，并與矮星系恒星和銀暈場(chǎng)星進(jìn)行了細(xì)致比較。對(duì)比發(fā)現(xiàn)這顆恒星的化學(xué)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(lái)自于被銀河系瓦解的矮星系，是“外來(lái)移民”，為銀河系并合事件提供了確切和可靠的化學(xué)證據(jù)。而這或許也將成為科學(xué)家們以后判斷銀河系內(nèi)恒星是“原住民”和“移民”的關(guān)鍵線索。
不僅如此，科學(xué)家們還為銀河系內(nèi)快中子俘獲過(guò)程元素超豐恒星的起源提供了一種新解釋——進(jìn)一步的分析顯示這顆恒星是在其原屬的矮星系經(jīng)歷了極為罕見(jiàn)的中子星并合事件之后形成的，也就是說(shuō)這顆恒星內(nèi)大量的快中子俘獲過(guò)程元素很可能是在中子星并合事件中產(chǎn)生的。
邢千帆說(shuō)：“研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深入研究，爭(zhēng)取弄清楚銀河系中‘原住民’和‘移民’的比例，進(jìn)一步推進(jìn)人類對(duì)星系形成和演化的認(rèn)識(shí)。”(齊芳)
關(guān)鍵詞： 銀河系“移民”
