Astronomer avslöjar hemligheterna bakom de litiumrika, utvecklade lågmassastjärnorna genom att övervaka deras hjärtslag och analysera deras spektra. Kredit:YU Jingchuan, Pekings planetarium
Litium är ett gammalt grundämne som är nästan lika gammalt som universum självt. Även om en av byggstenarna i vårt nuvarande universum, litiums närvaro i många himlakroppar strider ofta mot klassiska teoriers förutsägelser.
Litiumrika stjärnor, som bara står för 1 % av det totala antalet av de utvecklade stjärnorna med låg massa, är ett exempel på en sådan konflikt. De bevarar upp till tusentals gånger mer litium än vanliga stjärnor, och astronomer undrar vad dessa litiumrika stjärnor egentligen är och varför de existerar.
En nyligen genomförd studie från ett internationellt team ledd av prof. Zhao Gang, Prof. SHI Jianrong, och Dr. Yan Hongliang från National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) ger nya insikter om litiumrika stjärnor. Studien publicerades i Natur astronomi den 5 okt.
Genom att övervaka deras "hjärtslag, ' de fann att de flesta litiumrika stjärnor är de så kallade "röda klumparna" snarare än de "röda jättarna" som tidigare trott.
"De "röda klumparna" och "röda jättarna" är namn för olika stadier av de senila stjärnorna, " sade prof. Zhao, medförfattaren till denna artikel, "även om de ser likadana ut på H-R-diagrammet, ett verktyg för att kartlägga en stjärnas evolutionära skede under dess livstid."
"Föreställ dig att du tittar på två gråhåriga äldste, ", tillade han. "Det är mycket svårt att säga vem som är äldre bara av deras utseende."
Den inre strukturen hos röda klumpstjärnor skiljer sig från röda jättar med vätekärn som brinner runt den centrala kärnan, men temperaturen och ljusstyrkan hos klumpstjärnor går inte att skilja från vissa röda jättar. Kredit:Wako Aoki, Japans nationella astronomiska observatorium
Traditionellt, den konvektiva rörelsen i de röda jättarna ansågs vara en gynnsam miljö för att skapa litium i stjärnor. Det förklarar delvis varför de flesta litiumrika stjärnor ansågs vara röda jättar i början.
"Det viktigaste problemet är att vi inte riktigt visste vad de litiumrika stjärnorna verkligen är, men nu gör vi det " sa Dr Yan, huvudförfattaren till denna studie.
Spelförändringen här är kombinationen av spektroskopi och asteroseismologi, en teknik som mäter särdragen hos en stjärnas svängning genom att övervaka deras ljusvariationer från en rymdsatellit, Kepler, drivs av NASA. "Vi övervakar hjärtslagen, ta kardiogrammet för stjärnor, ", sa Dr Yan. "Även om de röda jättarna och de röda klumpar är lika till utseendet, de har olika hjärtan, slå så olika."
De flesta litiumrika stjärnorna i denna studie hittades av Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope (LAMOST), ett speciellt kvasi-meridianreflekterande Schmidt-teleskop med aktiv optikteknik, ligger i Xinglong station, Kina. Några av dessa stjärnor observerades också av andra teleskop över hela världen med olika upplösningar – som Subaru-teleskopet som drivs av Japan – för att bekräfta att informationen från LAMOST-data är korrekt. "Spektran kan berätta för oss stjärnornas fysiska parametrar, och hur mycket litium som finns kvar i deras atmosfärer, " sa prof. Zhao. "Så spektra är lika viktiga som "hjärtslag" hos stjärnor i vår studie."
Forskningen visar att över 80 % av litiumrika stjärnor är röda klumpar. Också viktigt, det avslöjar många nya signaturer för litiumrika stjärnor när deras "hjärtslag" hjälper till att klassificera enskilda stjärnor i röda klumpar eller röda jättar. "Alla dessa signaturer är svåra att förklara med de nuvarande scenarierna, " sade prof. Shi, den andra medkorresponderande författaren till tidningen. "Det finns fortfarande några okända processer som avsevärt kan påverka ytkemisk sammansättning i stjärnutveckling med låg massa, men det här är en spännande möjlighet för oss astronomer att ta reda på hur litium skapas i stjärnor."
