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窥伺宇宙最古远的星河

文章泉源:人民日报 吴月辉   公布工夫:2019-01-22  【字号:     】  

 

星空下的郭守敬望远镜。陈颖为摄

 

138亿年间宇宙化学构成的演化表示图。材料图片

  众多星河中,有类金属含量极低的恒星——贫金属星,它们犹如宇宙的化石,携带了晚期的宇宙信息;对它们的研讨,被称为恒星考古。

  日前,我国迷信家使用郭守敬望远镜的巡天数据,挑选出一万余颗金属含量不到太阳百分之一的贫金属星候选体,构成了现在天下上最大的贫金属星亮源表。这一发明,有利于我国现有空中观察设置装备摆设举行高辨别率后续观察,也为海内外地理界提供了亘古未有的大样本贫金属星。

  和考古学家经过地质遗址探求晚期地球文明一样,恒星考古是经过陈腐的恒星探究晚期宇宙。

  不停以来,全天下恒星考古学家们都努力于在银河系及其邻人星系里探求最陈腐的恒星,从而沿着工夫回溯,窥伺最早的银河系,并实验再现大爆炸之后的晚期宇宙中,恒星和星系是怎样构成且演化的。

  那么,什么样的恒星才是恒星考古者心之所向的陈腐恒星呢?金属含量特殊低的恒星——贫金属星便是。

  日前,2018注册免费送白菜_可靠平台国度地理台赵刚团队使用中国自主设计并制作的郭守敬望远镜的巡天数据,挑选出一万余颗金属含量不到太阳百分之一的贫金属星候选体,构成了现在天下上最大的贫金属星亮源表,相干论文颁发在国际期刊《天体物理学报(增刊)》上。

  金属含量越低的恒星,代表越早的宇宙退化阶段

  “地理学上,我们把统统比氦重的元素都叫做金属,包罗碳、氮、氧等平常不言而喻的‘非金属’。”赵刚团队成员、澳门送彩金网站国度地理台李海宁说:“这些金属元素不但在地理学中十分紧张,也是生命劈头的须要条件。”

  宇宙降生之初,大爆炸孕育发生了少量的氢、氦和极端微量的锂。在如许的情况下,宇宙中的第一代恒星降生了。

  李海宁说:“由于其时只要氢、氦和锂3种化学元素,第一代恒星可以说在出生时是‘零金属’的。今后,在不停发展的历程中,恒星本身又分解了一些新的金属元素。”

  第一代恒星大多个头巨大、豁亮醒目,在竣事长久终身时,经过超新星发作将其制造的种种金属元素放射到五湖四海。这些金属元素埋藏在星际灰尘中,孕育出第二代恒星。

  第二代恒星每每会从第一代中“承继”并消费更多的金属元素,再“遗传”给下一代。随着宇宙不停变“老”,金属的“雪球”越滚越大。本日复活恒星的金属含量比130亿年前的祖辈恒星超过跨过200万倍。以是,金属含量越低的恒星,就代表着越早的宇宙退化阶段。

  “受限于观察本领,如今可以‘够得着’的陈腐恒星,都是第二代恒星。”李海宁说。

  对贫金属星的研讨有助于解开一系列关于围绕晚期宇宙、元素劈头、第一代恒星和银河系演化的迷信题目,如金属元素是怎样在宇宙中孕育发生和积聚的、第一代恒星和超新星是什么样子的、银河系的构成和演化历史是怎样的。

  贫金属星极为稀疏,很难得到可过细研讨的样本

  探求贫金属星的历史可以追溯到上世纪80年月,其时重要依赖大范围巡天(测光大概低辨别率光谱观察)。但由于这类天体十分有数,以是征采历程基本同等于易如反掌。只管云云,到现在为止照旧获得了一系列紧张的结果。此中包罗发明了金属含量超低的第二代恒星、金属含量不到太阳十万分之一的贫金属星;经过大样本贫金属星发明了银河系有两个晕身分;在隔壁矮星系发明展现了双中子星并合证据的贫金属星等。

  “当恒星外部酷热的星光穿过外层较冷的大气时,会构成在特定波长孕育发生吸取特性的吸取谱,每一条吸取线都隐蔽着某种元素的奇特信息。”李海宁说:“我们可以经过丈量这些吸取线来破解保存在贫金属星大气中的陈腐气体身分。”

  困难的是,贫金属星的金属谱线十分弱,对付光谱剖析技能要求较高,这也使得现在的观察本领无法获取过于暗弱的贫金属星的高辨别率光谱和剖析结果,因而得当过细研讨的贫金属星样本十分无限。

  只管难度宏大,贫金属星的紧张性仍使其成为近20年来很多大型巡天项目标重要迷信目的之一。如今许多国度都有正在举行和方案中的恒星考古方案。赵刚说:“中国以郭守敬望远镜巡天观察为契机,也在该范畴渐渐活泼起来,并为以后到场相干恒星考古项目奠基了精良的底子。”

  海量恒星光谱的获取,对研讨宇宙演化意义庞大

  2009年,我国建成天下上光谱获取率最高的光谱巡天望远镜——郭守敬望远镜,每次观察可以得到4000个天体光谱。

  李海宁以为,郭守敬望远镜的一大上风就在于它能获取亘古未有的海量恒星光谱,相称于为探求贫金属星提供了一片无比辽阔的恒星陆地,“大大进步了我们找到更多这类有数天体的大概性。”

  “这个贫金属星亮源表的上风在于既大又亮,十分得当现有空中观察设置装备摆设举行高辨别率后续观察。”李海宁进一步表明道,“大样本可以明显扩展现有贫金属星样本的数目,并减小统计研讨的偏差;亮源多则有利于获取这些贫金属星的活动学参数,从而对银河系晕的构成历史展开化学—活动学多维空间的研讨。”

  由于仪器漫衍,现有贫金属星高辨别率观察样本具有明显的会合在南半球的挑选效应,郭守敬望远镜贫金属星样本的呈现,将无望办理南北半球样天职布不平衡的题目。

  后续高辨别率光谱观察与研讨正在举行中,并已获得一系列紧张发明。科研职员初次体系征采并研讨锂元素品貌非常超高的贫金属星,构建了现在最大的此类样本,并初次在银河系场星中发明锂元素品貌超高的亚巨星;发明了第五颗碳氮氧钠镁等多种元素非常超丰的超贫金属星(金属含量不到太阳的万分之一),联合超新星实际模子研讨剖析,为此类天体的前身星性子提供了紧张的观察限定等。

  郭守敬望远镜贫金属星项目是国际上现在服从最高的同类征采方案,项目标实行为海内外地理界提供了亘古未有的大样本贫金属星。“基于这些样本与盖亚卫星观察联合构成多维大样本数据,我们将迎来恒星考古的新期间。”赵刚说。




(责任编辑:侯茜)

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