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中科院國家天文臺(tái)網(wǎng)站5月28日消息，近日，國際科學(xué)期刊《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》（The Astrophysical Journal Letters）刊登了中國科學(xué)院國家天文臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)重要研究。他們首次在銀河系的“蓋亞-香腸-恩克拉多斯”（Gaia-Sausage-Enceladus, GSE）吸積遺跡中發(fā)現(xiàn)了一顆具有高釷/銪比的錒系元素增豐極貧金屬星。這一發(fā)現(xiàn)為理解宇宙中最重元素的形成機(jī)制提供了全新線索，并揭示了錒系元素增豐可能與矮星系的吸積過程密切相關(guān)。該成果第一作者為國家天文臺(tái)博士研究生林洋名，指導(dǎo)老師為李海寧研究員。

發(fā)現(xiàn)：錒系元素增豐星家族又添一員

LAMOST J0804+5740是一顆極端貧金屬（[Fe/H] = -2.38）、r-過程增豐（[Eu/Fe] = 0.80）的恒星。研究人員利用郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）巡天數(shù)據(jù)和日本昴星團(tuán)（Subaru）望遠(yuǎn)鏡高精度后續(xù)觀測，精確測定了這顆特殊恒星的48種元素的豐度。結(jié)果顯示，這顆恒星的錒系元素（如釷）的含量顯著高于普通的r-過程增豐星，成為目前已知少數(shù)幾顆錒系元素增豐星之一，同時(shí)表明它可能誕生于一次極端的重元素合成事件。

起源：磁旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)噴流超新星還是雙中子星并合？

錒系元素增豐現(xiàn)象一直是現(xiàn)代天文學(xué)研究的謎團(tuán)之一。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為雙中子星并合或者中子星-黑洞并合是其主要來源。但研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)比理論模型，發(fā)現(xiàn)磁旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)噴流超新星模型與J0804+5740的觀測豐度模式最為匹配（如圖1所示）。這意味著磁旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)噴流超新星也可能產(chǎn)生錒系元素增豐現(xiàn)象，為其起源提供了新的解釋。

圖1：J0804+5740的重元素豐度模式（紅色實(shí)心圓圈）與太陽r-過程和s-過程模型的對(duì)比(左上圖)，以及與理論r-過程和AGB s-過程的組合模型的對(duì)比（右上圖）。J0804+5740的元素豐度與太陽r-過程模型之間的殘差（左下圖），以及與理論r-過程和AGB s-過程組合模型的殘差（右下圖）。

新線索：吸積矮星系中的錒系元素

動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，J0804+5740不僅是一顆錒系元素增豐星，而且屬于銀河系吸積矮星系“蓋亞-香腸-恩克拉多斯”（Gaia-Sausage-Enceladus, GSE)的一部分，這不僅是第一次在GSE中，也是第一次在已知吸積遺跡中發(fā)現(xiàn)具有明顯錒系元素增豐的天體。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析了48顆具有釷豐度測量的r-過程增豐星，發(fā)現(xiàn)約三分之二的錒系元素增豐星均傾向吸積起源（ex-situ），如圖2所示。這表明，被銀河系吸積的矮星系可能是此類特殊天體的重要來源。

圖2：r-過程增豐星中l(wèi)og ε (Th/Eu)與[Fe/H]的關(guān)系。空心圓代表吸積恒星（ex-situ），空心三角形代表本地恒星（in-situ）。紅色的實(shí)心圓代表屬于GSE的恒星，而藍(lán)色實(shí)心圓代表來自其他子結(jié)構(gòu)的恒星，包括Wukong、Helmi streams、Thamnos和Sequoia。右邊Y軸表示根據(jù)log ε (Th/Eu)計(jì)算的年齡。黑色實(shí)線對(duì)應(yīng)錒系元素增豐的標(biāo)準(zhǔn)。此外，黑色虛線表示宇宙的年齡（13.772 ± 0.059）。

?LAMOST J0804+5740如同一枚“時(shí)間膠囊”，保存了百億年前矮星系中劇烈重元素核合成事件的證據(jù)。未來，我們將擴(kuò)大對(duì)錒系元素增豐星的搜尋，并結(jié)合核物理實(shí)驗(yàn)和核合成理論模型，揭示重元素起源的完整圖像。

這項(xiàng)研究不僅為銀河考古學(xué)提供了新線索，也為理解宇宙中最重元素的形成和演化開辟了新思路?？茖W(xué)家們期待未來的研究能夠揭示更多關(guān)于錒系元素增豐現(xiàn)象的奧秘，并進(jìn)一步探索銀河系吸積矮星系中的獨(dú)特化學(xué)特征。