首度在新星爆炸拋出的物質中偵測到鋰元素

2013半人馬座新星
義大利羅馬大學(Sapienza University of Rome)天文學家Luca Izzo等人觀察研究2013半人馬座新星(Nova Centauri 2013,V1369 Centauri),結果首度在新星(nova)爆炸拋出的物質中偵測到鋰(lithium,Li)元素。藉由這項發現,天文學家終於可以解釋為何許多年輕恆星中偵測到的鋰元素豐度比理論預期還多的現象,也補齊了關於銀河系內化學演化中缺失的一環,可進一步瞭解銀河系各恆星中不同化學元素豐度的狀況。(新星與超新星不同,前者爆發後並不會毀滅星體本身,後者爆發後僅殘餘原星體核心或只剩殘渣而已。) 原子序為3的鋰元素與原子序1的氫、原子序為2的氦並列為所謂的「輕元素(light chemical element)」,皆為大霹靂理論(Big Bang)預測在138億年前宇宙誕生之初的初始元素,只是其中以氫最多,氦次之,鋰僅有非常少量。然而,瞭解現今宇宙中恆星裡的鋰元素豐度卻是個讓天文學家頭痛的難題,因為星族II(Population II)的老恆星們的鋰豐度低於預期,有些星族I(Population I)的年輕恆星卻比預測值還高,甚至可達10倍左右。太陽屬於星族I,這類恆星含有比較豐富的重元素,大多在銀河盤面中誕生,年齡多在數十億歲以內;而星族II的重元素含量低,多半發現於銀河系的銀核、銀暈和球狀星團中,年齡甚至可達百億左右。 從1970年代開始,天文學家就曾推測年輕恆星中多出來的鋰元素可能來自新星爆發,也就是恆星發生小規模爆發,將物質拋擲到恆星之間的太空中,成為下一代恆星的造星原料。但經過小心研究數個新星之後,還是沒有獲得確切的證據與答案。 2013半人馬座新星在天空中的位置鄰近半人馬座beta星,於2013年12月爆發,是本世紀以來最亮的新星,最亮時甚至用肉眼就可以看到它。Izzo等人利用歐南天文台(ESO)位在智利的MPG/ESO 2.2米望遠鏡上的FEROS儀器和0.5米望遠鏡上的PUCHEROS光譜儀來觀測這顆新星。觀測結果清楚顯示有鋰元素譜線,分析後發現這些含有鋰元素的物質正以時速200萬公里的速度遠離新星中。這是天文學家到目前為止,第一次偵測到新星拋出的物質中有鋰元素。 這些天文學家估計:2013半人馬座新星拋出的物質量並不多,應少於十億分之一倍太陽質量。但銀河系歷史中,曾發生過數十億次新星爆發,如此累積結果,絕對能解釋在銀河系中觀測到比預期還高許多的鋰豐度由何而來,因此關於這個銀河系化學演化歷史中的一項關鍵謎題,終於能獲得答案。 【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】

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