【菜科解读】

　　银河系中拥有最广泛元素的"金标准"恒星HD 222925

　　据cnBeta：在我们太阳的宇宙邻居银河系中，有一颗相对明亮的恒星，而在这颗恒星中，天文学家已经能够在太阳系之外的恒星中识别出最广泛的元素范围。

由密歇根大学天文学家Ian Roederer领导的这项新的研究，已经在这颗名为HD 222925的恒星中鉴定出65种元素。

在确定的元素中，有42种是重元素，它们被列在元素周期表的底部。

　　在一颗恒星中识别这些不同的元素将帮助天文学家了解所谓的"快速中子捕获过程"，或者说是宇宙中重元素产生的主要方式之一。

他们的研究结论已在网上公布，并已被接受在《天体物理学报》增刊系列中发表。

　　"据我所知，这是我们太阳系以外的任何物体的记录。

而使这颗恒星如此独特的是，它有非常高的相对比例的元素，沿着周期表的底部三分之二列出。

我们甚至检测到了黄金，"Roederer说。

"这些元素是由快速中子俘获过程产生的。

这确实是我们试图研究的事情：了解这些元素是如何、在哪里和什么时候产生的物理学。

"

　　这个过程也被称为"r-过程"，从铁等较轻元素的存在开始。

然后，迅速地，例如一秒钟的时间中子就可以被添加到较轻元素的原子核中。

这就产生了较重的元素，如硒、银、碲、铂、金和钍，就是在HD222925中发现的那种，根据天文学家的说法，所有这些元素在恒星中都很少被发现。

　　"需要大量自由的中子和一套非常高能量的条件来解放它们，并将它们添加到原子的核中，"Roederer说。

"能够发生这种情况的环境不多，也许只有两个。

"

　　这些环境中的一个已经被证实：中子星的合并。

中子星是超巨星的塌陷核心，是已知最小和最密集的天体。

中子星对的碰撞会引起引力波，2017年，天文学家首次探测到来自合并中子星的引力波。

r过程可能发生的另一种方式是在大质量恒星的爆炸性死亡之后。

　　"这是向前迈出的重要一步：认识到r-进程可能发生的地方。

但是，要问一句，那个事件实际上发生了什么？那里产生了什么？"Roederer说。

"这就是我们的研究的意义所在。

　　Roederer和他的团队在HD 222925中发现的元素是在宇宙早期的大规模超新星或中子星的合并中产生的。

这些物质被抛出并扔回了太空，后来在那里重新形成了Roederer今天所研究的这颗星。

　　然后，这颗恒星可以被用作这些事件中的一个特征。

未来的任何证明r-过程或自然界如何产生周期表底部三分之二的元素的模型，都必须具有与HD 222925相同的特征。

　　至关重要的是，天文学家们使用了哈勃太空望远镜上的一种仪器，该仪器可以收集紫外线光谱。

这个仪器是让天文学家收集光谱中的紫外线部分的关键--来自HD 222925这样的冷星的微弱光线。

　　天文学家们还使用了智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜之一--这是一个联盟，麻省理工学院是其合作伙伴--来收集HD 222925的光学部分的光谱。

这些光谱编码了恒星内元素的"化学指纹"，菜科网，阅读这些光谱不仅使天文学家能够识别恒星所含的元素，而且还能识别恒星所含某种元素的数量。

　　Anna Frebel是这项研究的共同作者，也是麻省理工学院的物理学教授。

她帮助对HD 222925的元素丰度模式进行了整体解释，以及它如何告知我们对宇宙中元素起源的理解。

天文学家现在知道了在宇宙早期发生的一些r-进程事件的详细的逐个元素输出。

任何试图理解r-process发生了什么的模型都必须能够重现这一点。

　　这项研究的许多合着者是一个叫做r-进程联盟的小组的成员，这个小组由致力于解决r-进程的大问题的天体物理学家组成。

这个项目标志着该团队的关键目标之一：以前所未有的详细程度确定哪些元素，以及在r过程中产生的数量。

天文学家重建星系演化史

天文学家运用一种新型空间考古学技术，通过分析星系气体中的化学特征，重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。

图片来源：MelissaWeiss／哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹，天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。

这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。

由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队，首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系，以揭示其演化历史。

该方法通过分析空间中遗留的化学特征，重建星系的形成与演化过程。

这项研究成果发表于《自然天文学》杂志，提出了一种强大的新方法，用于重建遥远星系的演化历史。

该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。

这是我们首次在银河系以外的星系中，以如此精细的程度应用化学考古学方法。

论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说，我们希望理解自身起源：银河系是如何形成的？我们今天呼吸的氧气又是如何产生的？ 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究，研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据，这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。

他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系，这种朝向使其细节更易于观测。

这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。

年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光，激发周围气体。

这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。

通过分析这些光谱模式，科学家能够研究元素在星系中的分布情况。

天文学家长期以来一直知道，星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素，而外围区域则较少。

这些分布模式受到多种过程的影响，包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动，以及与其他星系过去的相互作用。

螺旋星系NGC1365的六幅视图，源自其光谱测光数据立方体，该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。

最左侧为宽带图像，通过平衡B（蓝）、V（可见光）和R（红）波段的连续谱图像，近似呈现人眼所见的星系外观。

其右侧为窄带图像，从TYPHOON数据立方体中提取，中心波长对准电离氢的Hα谱线。

单个HII区清晰可见，这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量，勾勒出两条宏伟的旋臂结构。

接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线（氮、硫以及三种诊断线的合成图像）为中心的数据切片。

最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。

致谢：B.Madore，卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化，并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对，研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。

这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程，时间跨度从宇宙早期延续至今。

他们的分析表明，该星系的中心区域形成较早，并迅速富集了氧元素。

相比之下，外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。

外侧的旋臂似乎形成时间较晚，很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。

看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近，非常令人兴奋，哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。

这项研究显示，我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。

一种理解星系的新工具 总体而言，研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统，随后通过多次与较小邻近星系的并合，逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。

凯利表示，这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史，从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。

这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。

我认为，这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式，因为该项目中理论研究与观测工作各占一半，二者缺一不可。

唯有理论与观测紧密结合，才能得出这些结论。

这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系，有助于科学家更深入地理解银河系的起源，并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。

所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗？凯利问道，它们的形成过程是否存在差异？它们现在的氧元素分布在哪里？我们的银河系在哪些方面有所不同，或者是否具有独特之处？这些问题正是我们想要解答的。

BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

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