我国天文学家合作首次在银河系GSE吸积遗迹中发现锕系元素增丰星
山东,2025-05-31 06:29:49
5 月 31 日消息,中国科学院国家天文台于 5 月 28 日发布博文,宣布其领导的国际合作团队利用我国的郭守敬望远镜(LAMOST),首次在银河系“盖亚-香肠-恩克拉多斯”(Gaia-Sausage-Enceladus, GSE)吸积遗迹中,发现一颗锕系元素增丰极贫金属星(一颗金属元素含量远低于太阳,而锕系元素含量显著高于同类恒星的古老恒星)。
该科研成果发表在国际科学期刊《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)上,第一作者为国家天文台博士研究生林洋名,指导老师为李海宁研究员。
援引博文介绍,国际合作团队借助郭守敬望远镜巡天数据和日本昴星团(Subaru)望远镜,首次在银河系的“盖亚-香肠-恩克拉多斯”(Gaia-Sausage-Enceladus,GSE)吸积遗迹中,发现了一颗具有高钍 / 铕比的锕系元素增丰极贫金属星 LAMOST J0804+5740。
团队后续深入观测,精确测定了这颗特殊恒星的 48 种元素的丰度。结果显示,这颗恒星的锕系元素(如钍)的含量显著高于普通的 r-过程增丰星,成为目前已知少数几颗锕系元素增丰星之一,同时表明它可能诞生于一次极端的重元素合成事件。
锕系元素增丰现象一直是现代天文学研究的谜团之一。传统观点认为双中子星并合或者中子星-黑洞并合是其主要来源。
但研究团队通过对比理论模型,发现磁旋转驱动喷流超新星模型与 J0804+5740 的观测丰度模式最为匹配(如图 1 所示)。这意味着磁旋转驱动喷流超新星也可能产生锕系元素增丰现象,为其起源提供了新的解释。
图 1:J0804+5740 的重元素丰度模式(红色实心圆圈)与太阳 r-过程和 s-过程模型的对比 (左上图),以及与理论 r-过程和 AGB s-过程的组合模型的对比(右上图)。J0804+5740 的元素丰度与太阳 r-过程模型之间的残差(左下图),以及与理论 r-过程和 AGB s-过程组合模型的残差(右下图)。
动力学研究发现,J0804+5740 不仅是一颗锕系元素增丰星,而且属于银河系吸积矮星系 GSE 的一部分,这不仅是第一次在 GSE 中,也是第一次在已知吸积遗迹中发现具有明显锕系元素增丰的天体。
图 2:r-过程增丰星中 log ε (Th / Eu) 与 [Fe / H] 的关系。空心圆代表吸积恒星(ex-situ),空心三角形代表本地恒星(in-situ)。红色的实心圆代表属于 GSE 的恒星,而蓝色实心圆代表来自其他子结构的恒星,包括 Wukong、Helmi streams、Thamnos 和 Sequoia。右边 Y 轴表示根据 log ε (Th / Eu) 计算的年龄。黑色实线对应锕系元素增丰的标准。此外,黑色虚线表示宇宙的年龄(13.772 ± 0.059)。