研究人员利用LAMOST数据发现九颗罕见的超富锂矮星

科技国家天文台· 2022-07-08

近期，国家天文台施建荣研究员领导的科研团队基于LAMOST中分辨率光谱，一次性发现了九颗锂元素含量极端高的尚未演化的恒星，即超富锂矮星。其中一颗超富锂矮星的锂元素含量达到太阳的31倍（4.8 dex），这刷新了此类恒星的锂元素含量纪录。在此之前，天文学家仅发现过四颗类似的超富锂矮星。该研究成果在揭示超富锂矮星中锂元素的起源与演化机制等方面具有重要的科学意义，同时也是LAMOST在前沿基础研究中取得的一项重要发现。该成果已发表在国际天文期刊《天体物理学杂志快报》（ApJL,2022,929,L14）上。

锂元素是连接宇宙大爆炸、星际物质和恒星的关键元素，一直以来它在宇宙和恒星中的演化都是天文领域的重要课题，然而当代天文学对锂元素的理解还具有很大局限性。之前，天文学家发现在极少数已经演化过的恒星中存在锂元素含量异常高的现象，也就是富锂巨星。过去几年，LAMOST在富锂巨星研究方面取得了一系列突破性进展，发现了一万余颗富锂巨星，加深了人类对此类稀有天体以及巨星中锂元素演化的认知。富锂巨星的存在表明在恒星演化过程中存在未知的机制可以显著改变恒星表面的锂含量。然而，该研究成果中这九颗奇特的超富锂矮星表明，不仅仅是巨星，极少数尚未演化的矮星也表现出了锂含量异常高的现象，这九颗超富锂矮星的锂元素含量都要比太阳中的锂含量至少高三倍以上，这意味着这些恒星可能形成于比太阳附近锂含量更高的环境中，也可能是某种特殊机制增加了恒星表面的锂含量。

属于尚未演化的黄矮星的太阳示意图

这种还没有演化到巨星阶段的超富锂矮星十分罕见，过去天文学家仅仅发现了四颗，因此对它们的形成机制也知之甚少。对于此类尚未演化到巨星的超富锂矮星的形成机制一直存在很大争议，天文学家认为有如下几种可能性：1.原子扩散；2.恒星吸积了周围的富锂物质；3.恒星处于双星系统中，与伴星之间的相互作用引起了锂元素含量异常高的现象等。

此次，研究人员充分发挥了LAMOST多目标中分辨率光谱巡天优势，一次性发现了九颗新的超富锂矮星。在研究过程中，研究团队考虑了非局部热动平衡效应对锂丰度的确定影响，结合LAMOST光谱及美国TESS空间望远镜的时序测光数据，结果显示其中七颗超富锂矮星拥有高的自转速度，均在9公里每秒以上，其中三颗存在着周期性光变，还有一颗处在双星系统中。这些观测证据表明，对多数超富锂矮星来说，吸积周围富锂物质可能是它们锂元素含量异常增高的主要机制，但是也不排除少数是双星相互作用的结果。

这项工作由国家天文台主导，南京天光所、北京师范大学以及北京大学等单位合作共同完成。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac63a5。