Evrenin "asil" lityum açısından zengin süper yıldızı ortaya çıktı
Editörün notu: 7 Ağustos sabahı, Pekin saatinin erken saatlerinde, uluslararası bilim dergisi Nature Astronomy, Çinli gökbilimciler tarafından çevrimiçi olarak yapılan büyük bir keşfi yayınladı.Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomik Gözlemevi liderliğindeki bilimsel araştırma ekibi, büyük ulusal bilimsel ve teknolojik altyapı Guo Shoujing'e güveniyor Teleskop (LAMOST), lityum bolluğu benzer gök cisimlerinden yaklaşık 3000 kat daha fazla olan garip bir gök cismi keşfetti.Bu, şu anda insanlığın bildiği en bol yıldızdır. Bu keşfin önemi nedir? Lütfen kaşiflerden biri olan Dr. Yan Hongliang'ı dinleyin.
Basit unsurlardan oluşan karmaşık bulmaca
Lityum demişken herkes tanıyor, elinizde tuttuğunuz cep telefonları ve tabletlerden insansız hava araçlarına ve elektrikli araçlara kadar hepsi lityum pillerle çalışıyor. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bir şirket, New Yorkluların en yüksek elektrik talebini karşılamak için lityum pil modüllerini New York güç ağına başarıyla entegre etti. Ayrıca lityum, havacılık, ulusal savunma ve askeri endüstrilerde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Lityum ve piller arasındaki mükemmel bağın, modern teknolojik devrimin "öne çıkan özelliği" haline geldiği görülebilir.
Şekil 1 Lityum piller olmadan modern cep telefonlarının ve elektrikli araçların yaygınlaşması olmazdı. Görüntü kaynağı: 9to5mac.com, Teslarati.com
Lityumun atomik yapısı çok basittir, hidrojen ve helyumu takip eder ve periyodik kimyasal elementler tablosunda üçüncü sırada yer alır. Bununla birlikte, bu kadar basit bir unsur, her zaman bilim adamlarını rahatsız etmiştir çünkü lityum çok fazla sorun teşkil etmektedir.
İlk soru: Bilim adamları, eski yıldızlarda çok az lityum olduğunu keşfettiler. Büyük Patlama, evrendeki ilk üç elementi, yani hidrojen, helyum ve lityum üretti ve evrenin ilk günlerinde doğan eski yıldızlar bu hammaddeleri korudu. Hesaplamalar yoluyla, yetenekli parçacık fizikçileri, her bir elementin ne kadar üretildiğini çıkarabilir ve temelde gözlemlenen miktarla tutarlıdır. Bunun tek istisnası lityumdur, çünkü eski yıldızlarda gözlemlenen lityum içeriği hesaplanan beklenen değerin yalnızca yarısıdır.
İkinci soru: Aksine, bilim adamları yıldızlararası maddede çok fazla lityum olduğunu keşfettiler. Gökbilimciler, yıldızlararası maddede bulunan lityum içeriğinin (lityumun hidrojene oranı) Big Bang teorisinin tahmin ettiğinden yaklaşık dört kat daha yüksek olduğunu buldular. Kendi özellikleri nedeniyle, yıldızlararası madde lityum üretemez ve kozmik ışınların yardımına güvenmek zorundadır. Ancak tüm olasılıklar sayılsa bile, çıktı, yıldızlararası maddede bulunan lityum bolluğunun yarısından azdır.
Üçüncü soru: tüm yıldızlar doğduklarında lityum içerirler, ancak lityumun çoğu dev yıldızlar aşamasına (geç yıldızların evrimi) dönüştüklerinde tüketilecektir, bu nedenle bugünün kahramanı görünür - lityum bakımından zengin dev yıldızlar var mı? ? Onunla ilgili bu kadar özel olan ne?
Şekil 2 Bir parçacık fizikçisi, evrenin nasıl doğduğunu hesaplayabilir. Resim kaynağı: Big Bang Teorisi
Bilim adamları, lityum üretimiyle ilgili bu soruları yanıtlamak için geniş evreni keşfetmeye ve ilerlemeye devam ediyor.
Lityum bakımından zengin süperstarın arama yolculuğu
İnsanlar gibi yıldızlar da doğacak, büyüyecek, yaşlanacak ve ölecek. Dev yıldız aşaması, yıldızın alacakaranlık yıllarının başlangıcıdır ve neredeyse her yıldızın böyle bir aşamadan geçmesi gerekir. Standart yıldız modelinde bir yıldız, dev yıldız aşamasında kendi lityum elementini "sindirecek" ve yüzeyinde neredeyse hiç lityum elementi tespit edilmeyen bir gök cismi haline gelecektir.
Şekil 3 Yıldızların alacakaranlık yılları - kızıl dev ile güneş arasındaki zıtlık. Görüntü kaynağı: NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Bu tür tahminler uzun süre doğru kabul edildi. 1981 yılına kadar iki gökbilimci George Wallerstein ve Chirs Sneden, çok özel bir spektruma sahip özel bir yıldızı keşfetmek için küçük bir teleskop kullandılar ve spektral bir çizginin olmaması gereken güçlü bir lityum çizgisi keşfedildi. Bu fenomenin son derece nadir olduğunu ve kesin bir açıklama yapamayacağını düşünüyorlar. Bu özel gök cismi hızla herkesin dikkatinin odak noktası haline geldi ve lityum bakımından zengin bir dev olarak adlandırıldı.
Bilim adamları, lityum bakımından zengin süperstarın içini ve dışını anlamak için bu tür gök cisimlerinin örneklerini toplamaya başladı. Bununla birlikte, şaşırtıcı olan, lityum bakımından zengin süperstarların sayısının gerçekten acınası olduğunu ve süperstarların yalnızca% 0,5-1'ini oluşturduğunu bulmalarıdır. Bu nedenle, lityum açısından zengin süper yıldızları aramak, bir yıldız denizinde iğne bulmak gibidir ki bu çok zordur.
Çin tarafından bağımsız olarak tasarlanan ve üretilen Guo Shoujing Teleskobu'nun (LAMOST) büyük ölçekli gökyüzü araştırması, lityum bakımından zengin süper yıldızları aramak için değerli bir fırsat sunuyor.
Son zamanlarda, Ulusal Astronomi Gözlemevi'nden Araştırmacı Zhao Gang, Araştırmacı Shi Jianrong, Dr. Hongliang Yan, Samanyolu galaksisinin merkezine yakın, Dünya'dan yaklaşık 4,500 ışıkyılı uzaklıkta, Ophiuchus takımyıldızında yaşayan garip bir gök cismi keşfetmek için LAMOST verilerini kullandı. Kütlesi güneşin 1.5 katından azdır, ancak lityum içeriği güneşinkinin 3000 katıdır. Daha da önemlisi, şu anda insanlık tarafından bilinen en bol lityum süperstarıdır ve kesinlikle "egzotik hazine" olarak adlandırılır. Bu keşif, insanların lityum bakımından zengin süper yıldızlara ilişkin anlayışını tazeledi ve insanların lityum açısından zengin fenomenleri incelemesi için mükemmel bir örnek oldu.
Şu anda, bu araştırma sonucu 7 Ağustos 2018 Pekin saatinde Nature Astronomy dergisinde çevrimiçi olarak yayınlandı.
Şekil 4 En bol bulunan lityum keşfinin şematik diyagramı
Çizim: Çin Ulusal Astronomi
Lityum açısından zengin süper yıldızların geçmişi ve bugünü
Lityum bakımından zengin süperstarın nasıl oluştuğu konusunda nihai bir sonuç yok. Ancak bazı ilginç varsayımlardan bahsetmeye değer. Örneğin, bazı teoriler, lityum bakımından zengin dev yıldızların felaket bir olayda doğabileceğine, yani yıldızın kendi gezegenini yutacağına inanıyor. Sadece Hollywood gişe rekorları kıran filmlerde gibi görünen bu tür bir olay örgüsü, aslında astronomide nadir değildir.
Kolay lityum tüketimi nedeniyle, bu elementin gezegende istikrarlı bir şekilde var olma olasılığı daha yüksektir. Bu nedenle, gökbilimcilerin yıldızların gezegenlerini yuttuğundan ve aslında gezegenlere ait olan lityumu "işgal ettiğinden" şüphelenmeleri mantıksız değildir.
Tıpkı lityum bakımından zengin devleri keşfeden Wallerstein ve Sneden'in şaka yaptığı gibi, orada yaşayan uzaylılar aniden iç gezegenlerinin kendi "güneşleri" tarafından yenildiğini keşfettiler ve çığlık atıyor ve evrene çeşitli tehlike sinyalleri gönderiyor olmalılar. , Onları kurtarmaya gelecek diğer ırkları dört gözle bekliyorum.
Şekil 5 Genişleyen kırmızı dev yıldız, çevresindeki gezegenleri yutar. Resim kaynağı: Evren Nasıl Çalışır?
Başka bir fikir, bu lityum elementlerinin yıldızların içinden gelmesidir. Dev yıldızlar berilyum oluşturabilir ve bu element kolayca lityuma dönüşebilir. Ancak zorluk, oluşan lityum elementinin yıldızın içindeki yüksek sıcaklık tarafından tahrip edilmesini önlemektir.Berilyum elementini yıldızın yüzeyine hızlı bir şekilde taşımak için bir nakliye yöntemine ihtiyaç vardır, böylece nispeten düşük bir sıcaklık alanında lityum haline gelir.
Sayısal simülasyonlar, asimetrik konveksiyon yoluyla bu kadar yüksek seviyede lityum üretmenin tamamen mümkün olduğunu göstermektedir. Bu tür bir konveksiyon, bir yıldıza biri kalın diğeri ince olmak üzere iki tür boru döşemek gibidir.Aynı miktarda malzeme sabit bir zamanda akar ve ince borunun akış hızı daha hızlı olmalıdır. Peki yıldızdaki madde bu asimetrik konveksiyon yoluyla nasıl büyük miktarda lityum oluşturur? Teknolojik koşullar olgunsa, kapalı bir kabinde oturup kendiniz görebilirsiniz.
Bu yıldızın atmosferine güvenle girdiğinizde, yüzeyindeki malzemenin kaynar su gibi olabileceğini göreceksiniz. Hava geçirmez kabininiz dengelenmek için zaman bulamadan, çalkantılı dalgaların içinde yıldızların derinliklerine battı. Bu işlem sırasında dedektörünüz size çevredeki maddenin hızla dönüştüğünü söyleyecektir.
Kalın boru boyunca uzun bir yeraltı dalışından sonra, yıldızın şiddetli bir şekilde yanan çekirdeğini görebiliyorsunuz ve pek çok helyum elementi berilyuma dönüştürülüyor. Bu süreci dikkatlice gözlemlemek üzeresiniz Hava geçirmez oda, hızlı çıkış için kullanılan ince boruya girmiştir. Bir roket gibi keskin bir şekilde hızlanmaya başlar ve artık hiçbir şey göremezsiniz, hatta gözleriniz kararsa bile.
Çığlık atmak için vaktiniz olmadan hemen önce, sonda yıldızın yüzeyine dönmüş olabilir. Çevreleyen maddenin yeniden değişmeye başladığını ve berilyumdan lityuma hızla değiştiğini görüyorsunuz. Sızdırmazlık katmanınız artık denizde, lityum denizinde yüzen yalnız bir tekne gibi.
Şekil 6 Yıldızın kapalı bir kabine girilmesi Resim kaynağı: Wikipedia
Bu tuhaf yıldızın keşfi, insanın gök cisimlerindeki lityum bolluğuna dair anlayışını tazeledi ve lityum bolluğunun uluslararası gözlem sınırını ikiye katladı.Gelecekteki bilimsel araştırmalarda benzersiz bir örnek olarak değerini oynamaya devam edecek. Aynı zamanda lityum bakımından zengin devlerin oluşumu konusunda farklı görüşler ortaya çıkmış, bilim adamlarımız, lityumun sentezi ve insanların geleneksel lityum bakımından zengin devler algısını bir dereceye kadar değiştiren yıldız evrimi teorisi hakkında teorik olarak benzersiz yeni görüşler ortaya koymuşlardır.
LAMOST spektral araştırma halen devam etmektedir. Sonra, insanlar daha yüksek lityum içeriğine sahip "lityum bakımından zengin" gök cisimlerini keşfedebilir mi? Hangi mekanizma gelişmiş konveksiyonu tetikler? Lityumun bıraktığı gizemleri nihayet çözebilir miyiz? bekleyelim ve görelim.
