科學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，類似銀河系這樣的大型星系是通過合并周邊的矮星系不斷成長、壯大的。但究竟如何鑒別哪些恒星是銀河系的“原住民”、哪些恒星是“移民”呢?由我國科學家領(lǐng)導的中日研究團隊為鑒別“移民”提供了一種新方法——化學“DNA”識別。

這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表于北京時間4月30日凌晨出版的科學期刊《自然·天文》上。

文章的通訊作者、中國科學院國家天文臺趙剛研究員介紹，研究團隊證實了銀河系內(nèi)一顆重元素(包括銀、銪、金、鈾等)含量超高的恒星起源自被銀河系瓦解的矮星系，并首次揭示了這類稀有恒星的吸積起源，深化了對重元素產(chǎn)生機制的認識，為基于恒星化學成分識別來自附近矮星系的恒星提供了重要線索。

文章第一作者、中國科學院國家天文臺邢千帆博士解釋，通過研究恒星的光譜，我們可以推斷出恒星的化學成分，而恒星很大程度上保留了它誕生時所處環(huán)境的化學成分，被稱為“星星的DNA”，不同星系恒星的化學成分會有很大差別，因此通過分析恒星的化學成分可以追溯它們的起源。

研究團隊首先利用我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠鏡(LAMOST)提供的海量光譜數(shù)據(jù)，遴選出銀河系中特殊的恒星——重金屬元素“超標”的恒星，科學家稱它們是“快中子俘獲過程元素超豐恒星”。邢千帆解釋，第一代恒星在它們的核心爐中逐漸煉成各種化學元素，其中比氦重的元素都被天文學家稱為“金屬”元素，比鐵重的元素稱為“重金屬”元素。當?shù)谝淮阈且猿滦潜ǖ姆绞浇Y(jié)束生命后，它們所產(chǎn)生的化學元素就成為新一代恒星的“原料”。邢千帆說：“宇宙中比鐵重的元素主要是通過原子核與中子撞擊產(chǎn)生，如果被原子核所捕獲的中子速率比中子衰變的速率快，該過程產(chǎn)生的元素就被稱為快中子俘獲過程元素。像人們熟知的貴金屬黃金，制造原子彈所用的鈾，在地殼中含量僅有0.000106%并被稱為最稀有元素的銪，都屬于比鐵重的快中子俘獲過程元素。”

研究團隊在銀河系暈內(nèi)發(fā)現(xiàn)的這顆重金屬“超標”恒星，是目前已知鐵含量最高的快中子俘獲過程元素超豐恒星，也是國際上首次在銀河系中發(fā)現(xiàn)低鎂的快中子俘獲過程元素超豐恒星。這顆恒星的銪相對于鐵的豐度是太陽的10倍有余，大大超出同類恒星的平均值，目前在銀暈中僅發(fā)現(xiàn)了30多顆該類型的恒星;但這顆恒星的鎂元素以及其他alpha元素(包括硅、鈣和鈦等元素)的含量卻異常低，僅為同類恒星的五分之一。這與銀河系中的大部分恒星不同，但在銀河系近鄰矮星系中卻是普遍存在。

之后，研究團隊又利用日本國立天文臺8米光學望遠鏡高分辨率光譜聯(lián)合觀測，確定了這顆恒星中24種元素的含量，并與矮星系恒星和銀暈場星進行了細致比較。對比發(fā)現(xiàn)這顆恒星的化學成分與矮星系恒星高度吻合，明顯不同于銀河系的暈族恒星，表明這顆恒星來自于被銀河系瓦解的矮星系，是“外來移民”，為銀河系并合事件提供了確切和可靠的化學證據(jù)。而這或許也將成為科學家們以后判斷銀河系內(nèi)恒星是“原住民”和“移民”的關(guān)鍵線索。

不僅如此，科學家們還為銀河系內(nèi)快中子俘獲過程元素超豐恒星的起源提供了一種新解釋——進一步的分析顯示這顆恒星是在其原屬的矮星系經(jīng)歷了極為罕見的中子星并合事件之后形成的，也就是說這顆恒星內(nèi)大量的快中子俘獲過程元素很可能是在中子星并合事件中產(chǎn)生的。

邢千帆說：“研究團隊將繼續(xù)深入研究，爭取弄清楚銀河系中‘原住民’和‘移民’的比例，進一步推進人類對星系形成和演化的認識。”(齊芳)

關(guān)鍵詞： 銀河系“移民”