來源：新浪科技
氦核燃燒示意圖
來源：中國國家天文臺
新浪科技訊 7月7日消息：在類太陽恆星中，高含量的鋰元素罕見嗎？ 類太陽恆星會產生鋰元素嗎？它發生在恆星演化的哪個階段？
中國科學院國家天文臺趙剛研究員和Kumar博士領導的國際團隊，利用我國重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）光譜數據及國際GALAH巡天數據發現類太陽恆星經過氦閃後普遍可以產生鋰元素，該發現解開了上述謎題。2020年7月6日，這一研究成果發表在國際知名天文期刊《自然·天文》（Nature Astronomy）。
鋰通常用於現代通訊設備和運輸行業。手機、平板電腦、電動汽車等都使用鋰電池供電。此外，鋰元素還被大量應用於航空航天、國防軍工等領域。但你是否想過，鋰元素從何而來？
絕大多數鋰的起源可以追溯到同一個事件，那就是大約138億年前發生的宇宙大爆炸，也就是宇宙的起源。鋰是目前已知的在宇宙早期大爆炸中最早產生的三種元素之一（另外兩種是氫和氦）。一直以來，鋰元素是連接宇宙大爆炸、星際物質和恆星的關鍵元素，對鋰元素的研究是宇宙和恆星演化的重要課題。
宇宙大爆炸時期的鋰含量小幅增長，主要是由於高能宇宙射線轟擊星際介質中較重的原子核，如碳和氧，將它們分裂成較小的原子，如鋰。與其他元素不同，研究人員普遍認為鋰元素將會在恆星中逐漸消失。
恆星中鋰元素從主序經過紅巨星、氦閃（紅巨星上端）到紅團簇的氦核燃燒階段的演化。虛線為模型預測。紅色符號帶代表紅團簇星的氦核燃燒階段。
這是由於鋰在恆星內部相對較低的溫度下（250萬度，即一百萬度的幾倍）參與核反應，再經過與外部大氣的混合，最初的鋰就會在恆星生命周期中消失。比如太陽和地球的組成元素高度相似，且被認為幾乎同時形成，但太陽中的鋰含量卻比地球中的鋰含量低了100倍。
隨著觀測技術的進步，人們陸續發現，部分類太陽恆星（在銀河系中大約佔1/100）大氣中的鋰含量非常高，在某些情況下，甚至比理論模型預測高出10萬倍。到底什麼原因導致了類太陽恆星中鋰含量異常升高？這個問題在過去四十年裡一直困擾著研究人員。
藉助GALAH、LAMOST和GAIA巡天數據，研究團隊發現了類太陽恆星經過氦閃後普遍可以產生鋰元素，解開了上述謎團。論文第一作者Kumar博士說：研究團隊系統地研究了晚期類太陽恆星中鋰豐度異常升高的現象。
令人驚訝的是，類太陽恆星經過氦閃後鋰豐度異常升高的現象極為普遍。氦閃是類太陽恆星中的一個標誌性事件，在恆星演化的晚期，其核心不斷積累氦元素，並導致溫度和壓力持續上升。這個巨大的氦核最終被點燃，發生劇烈失控地核燃燒，就像在恆星內部引爆了一顆氦原子彈，在幾分鐘內釋放出相當於整個銀河系的能量。
理論模型預測經歷此階段的恆星鋰含量應該非常低，但實際上，觀測卻發現這些恆星的鋰含量平均高出理論預測值的200多倍，這表明類太陽恆星通過氦閃產生了新的鋰元素。由於氦閃是類太陽恆星演化過程中必然會經歷的過程，因此類太陽恆星經過氦閃後普遍會產生鋰元素。LAMOST數據在鑑別氦閃恆星的過程中發揮了重要作用。
此外，該研究還提出了一個新的標準來鑑別被稱為富鋰巨星的天體，照此標準，人們在過去40年間所發現的富鋰巨星可能只是宇宙中的冰山一角。
據研究團隊負責人、論文共同通訊作者趙剛研究員介紹：對我們而言，下一步研究的關鍵是了解鋰在氦閃和混合機制之間的核聚變，這裡依然包含著很多未解之謎。
註：目前宇宙大爆炸模型預測的原初值A（Li）=2.7dex（以對數尺度測量為A（Li）=log n（Li）/n（H） +12，其中n是原子數密度）作為原始或大爆炸值。在星際介質（ISM）或非常年輕的恆星中約為A（Li） = 3.3dex，比原初值多4倍。