“氦閃”可產生鋰元素

郭守敬望遠鏡是全球光譜獲取率最高的望遠鏡，安放於中國國家天文台興隆觀測站。 （資料圖片）

在人們日常生活中，對鋰元素的應用幾乎隨處可見。它通常被用於現代通信設備與運輸行業。手機、平板電腦、電動汽車等均使用鋰電池供電。此外，鋰元素還被大量應用於航空航天、國防軍工等領域。但可能大多數人都不知道鋰元素從何而來。

其實，絕大多數鋰的起源可以追溯到同一個事件——那就是約138億年前發生的宇宙大爆炸，即宇宙起源。鋰是目前已知在宇宙早期大爆炸中最早產生的3種元素之一，另外兩種是氫和氦。一直以來，鋰元素是連接宇宙大爆炸、星際物質與恆星的關鍵元素。所以，對鋰元素的研究是宇宙與恆星演化的重要課題。

根據研究，宇宙大爆炸時期鋰含量小幅增長，這主要是由於高能宇宙射線轟擊星際介質中較重的原子核，如碳和氧，將它們分裂成較小原子，如鋰。與其他元素不同，研究人員普遍認為，鋰元素將會在恆星中逐漸消失。這是因其在恆星內部相對較低溫度下（250萬攝氏度）參與核反應，再經過與外部大氣混合，最初的鋰就會在恆星生命周期中消失。比如，太陽與地球的組成元素高度相似，且被認為幾乎同時形成，但太陽卻比地球中的鋰含量低了100倍。但隨著觀測技術的進步，人們陸續發現，部分類太陽恆星大氣中的鋰含量非常高，在某些情況下，甚至比理論模型預測高10萬倍。這到底是什麽原因導致的？過去40年裡，該問題一直困擾著研究人員。

近日，科學家解開了上述謎題——中國科學院國家天文台研究員趙剛與國際團隊合作，利用我國重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）光譜數據及國際GALAH望遠鏡巡天數據，發現類太陽恆星經過氦閃後普遍可以產生鋰元素。該研究成果已發表於國際知名天文期刊《自然·天文》。

借助GALAH、LAMOST與GAIA（蓋亞衛星）巡天數據，研究團隊發現了類太陽恆星經過氦閃後普遍可以產生鋰元素，從而解開了上述謎團。論文第一作者表示：我們系統研究了晚期類太陽恆星中鋰豐度異常升高的現象。令人驚訝的是，類太陽恆星經過氦閃後鋰豐度異常升高的現象極為普遍。

氦閃是類太陽恆星中必然經歷的一個標誌性事件。在恆星演化晚期，其核心不斷積累氦元素，並導致溫度與壓力持續上升。這個巨大的氦核最終被點燃，發生劇烈失控的核燃燒，在幾分鐘內釋放出相當於整個銀河系的能量。理論模型預測，經歷此階段的恆星鋰含量應該非常低；但實際上，這些恆星的鋰含量平均高出理論預測值200多倍，這表明類太陽恆星通過氦閃產生了新的鋰元素。

此外，該研究還提出了一個新標準來鑒別被稱為富鋰巨星的天體。照此標準，人們在過去40年間所發現的富鋰巨星可能僅是宇宙中的冰山一角。

研究團隊負責人、論文共同通訊作者趙剛研究員表示：“對我們而言，下一步研究的關鍵是了解鋰在氦閃和混合機制之間的核聚變，這裡依然包含著很多未解之謎。”(經濟日報-中國經濟網記者 沈 慧)