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在一顆爆炸的恆星中第一次檢測到了鋰元素,化學元素鋰夾雜在一顆超新星噴發的混合物中,天文學家使用了位於智利聖地亞哥附近的歐洲南方臺拉西拉天文臺的望遠鏡,對新星—半人馬座2013進行了觀測。鋰元素的發現有助於科學家解釋一個天體物理化學的神秘問題:為什麼很多年輕的恆星似乎含有比預期數量更多的鋰元素、或古老的恆星缺少鋰元素?這是長期以來天體物理學的一個謎題。新的觀測成果填補了一塊空白:某些化學元素的演變在我們的星系中為何長期缺失,天文學家在理解銀河系中有關恆星化學元素數量的不同方面前進了一大步。

輕元素鋰是在宇宙大爆炸初期產生的少數元素之一,從大爆炸宇宙學理論預測,大約138億年前,從“開天闢地”的宇宙起源大事件中誕生了鋰元素,但理論的預測結果需得到“事過境遷”之後的觀測證實,如何在滿天恆星的今日宇宙觀測和計算鋰元素的含量?很多天文學家一直感到一籌莫展。古老恆星通常含有比預期數量少的鋰元素,而年輕恆星通常含有比預期數量多的鋰元素,年輕恆星的鋰含量幾乎是古老恆星的10倍。天文學家將年輕和古老的恆星分別定義為群體1和群體2恆星,年輕的群體1恆星包括了太陽,這類恆星含有更豐富的重元素,銀河系圓盤得以形成。古老的群體2恆星含有更少量的重元素,在球狀星團、銀河系的核球和銀暈發現了群體2恆星,“年輕”與“古老”是相對性概念,有些群體1中“年輕”恆星的年齡只有幾十億年,我們的太陽是如此。

天文學家自上個世紀70年代以來推測,在年輕恆星發現的額外鋰物質可能來源於新星,從爆炸新星噴射的巨量物質彌散在太空,在星系中擴散的物質為下一代恆星的形成準備了“建築材料”。從死亡恆星噴發的物質轉變為下一代恆星的物料,恆星以傳承的方式得以“長生不老”。由羅馬大學天文學家盧卡·伊索帶領的團隊研究了半人馬座新星2013(V1369 半人馬座),他們在南半球觀測了這顆爆炸的恆星,它閃亮無比,接近明亮的半人馬座β星,人們用肉眼可以容易地看見它。天文團隊使用了相對小的望遠鏡,合適的光譜儀是他們裝備的先進觀測工具。在大型望遠鏡盛行的時代,小型望遠鏡對特別的研究專案仍能發揮“物盡其用”的功效。

非常細節的觀測資料顯示,訊號清晰的鋰元素存在於超新星暴的擴散物中,它們被拋射到太空,從新星飛離的速度為每小時200萬公里。天文學家第一次從一顆新星的爆發物中發現了鋰元素,計算了鋰物質噴發的準確速度。從新星噴發的鋰物質朝地球觀測的方向高速移動,鋰元素吸收光譜的波長明顯朝光譜線藍端移動,出現了“藍移現象”。發現的科學價值毋庸置疑,不能破解鋰元素的難題,對大爆炸理論模型的認同將會大打折扣,從新星暴中發現了鋰元素,這是證實大爆炸理論的重要步驟,,困惑已久的“迷失鋰元素”難題現在獲得了進展,這有助於人們理解銀河系中的化學元素如何演變的問題。

從半人馬座2013新星噴發的鋰物質數量非常稀少,估計少於太陽質量的十億分之一,少而珍貴。一顆小行星不久前飛過我們的地球,這是一個鑽石小行星,多、不稀奇。在銀河系的演變中估計產生了數十億顆新星,累計的鋰元素數量不會太少,在銀河系存在難以估計量的鋰物質,由於分佈在銀河系的“全時空”,這使得它們顯得彌足珍貴。

其他的天文學家沒有盧卡·伊索天文團隊的成員那麼幸運,他們在多於四分之一世紀的時間艱難地尋找新星中的鋰元素,卻勞而無功,科學發現有時與運氣有關,這在科學史上並不鮮見,比如:居里夫人幾乎發現了一種粒子,她卻沒有“刨根問底”,英國科學家查德威克沿居里夫人的發現線索繼續探究,最終發現了中子,查德威克成了發現中子的第一人,原子物理學朝為此前進了一大步。很多天體物理學家相信,鋰元素從新星和超新星的爆發中產生,但盧卡·伊索天文團隊首次觀測到了鋰元素。

(編譯:2015-8-5)

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