2022年11月04日 星期五
世界最深地下实验揭示古老恒星演化命运

    科普时报讯(记者张盖伦)在世界最深的地下实验室,探索宇宙最古老恒星的奥秘,一定是件很酷的事。10月26日,《自然》杂志发表论文介绍,我国科研人员依托中国锦屏深地核天体物理实验装置,直接测量了关键核天体反应,解释了宇宙中已知最古老恒星钙的起源问题,揭示了古老恒星的演化命运。

    科学探索宇宙古老恒星的奥秘,需要观测星体中锂、碳、镁、钙和铁等元素,核天体物理则是应用核物理的知识来阐释宇宙中元素的起源和演化,恒星能量产生及其最终演化命运等科学问题。2014年科研人员观测到的一颗K型红巨星,已被视作宇宙中已知最古老恒星,诞生于大爆炸后一亿年左右。确切来说,它是第一代恒星超新星爆发后形成的遗迹。天体理论认为,它的钙元素可能来源于热碳氮氧循环的突破反应,但尚需数据支持。

    “钙诞生于一些关键性核反应。第一代恒星典型温度环境下(1亿摄氏度)发生热核反应的概率极低,直接测量非常困难。我们生活在各种各样的宇宙射线中,它们就是这个世界的‘背景音’。”论文第一通讯作者、北京师范大学教授何建军告诉记者,如果在地面做实验,噪音太大,科研人员没有办法对特定反应进行特定能区的直接测量。中国锦屏地下实验室是目前世界上最深的地下实验室,垂直岩石覆盖达2400米,可将宇宙射线通量降到地面水平的千万分之一到亿分之一,提供本底极低的测量环境,有利于开展稀有反应事件的精确测量和研究。

    我国科研人员的这项研究发现了一个重要的新共振。理论计算支撑了钙由突破反应起源的假说,还有力地支持了最古老恒星的弱超新星爆演化模型。而且,这一工作将为詹姆斯·韦布望远镜未来观测目标提供可靠的核物理输入量。这一望远镜的首要科学任务就是探索“宇宙黑暗时代”后的第一缕曙光。

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