周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏 周三 · 太空探索 | 周四 · 观测指南 周五 · 深空探测 |周六 · 茶余星话 | 周日 · 视频天象 翻译：遠山真理 校对：孙宇峰 编排：观夜 后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳 原文链接： https://www.kyoto-su.ac.jp/news/20210526_859_winered.html 该项研究成果于2021年5月25日发表于美国天体物理学报杂志上：Fukue et al. 2021, “Absorption Lines in the 0.91-1.33μm Spectra of Red Giants for Measuring Abundance of Mg, Si, Ca, Ti, Cr, and Ni”，预印本可见arXiv:2013.12478 摘要 近日，京都产业大学神山天文台与东京大学的一个合作研究组对大角星与轩辕十（狮子座μ星）的近红外光谱波段的镁，钙等六种原子总计191根吸收线再次进行测定，研究了其中的元素组成（图一）。这两颗恒星在以前的研究中在可见光波段用传统方法测定过元素组成，与本研究的结果相一致。本研究使用的恒星光谱是用京都产业大学神山天文台口径为1.3米的荒木望远镜和由该天文台开发的拥有世界最高性能的近红外高分辨率分光计WINERED观测得到。WINERED具有非常高的感光度和波长分辨率，相较于以前的红外波段研究可以看到更多暗弱的吸收线，从而能够获取到更多且更高精度的数据用来测定恒星元素组成。红外线观测比起可见光具有透过率更高的优势，该研究组将继续运用此方法来测定各种恒星的元素组成，尤其是在充斥着气体与尘埃的可见光波段难以观测的银河系中心方向的恒星，可以期待在未来发现关于银河系化学元素演化的新知。  正文 元素是自然界基本物质单元——原子的种类，包括氢，氧，铁等在内自然界中存在的元素约有90种。在宇宙大爆炸中氢氦两种元素被合成，其他的重元素则大多在主序星的内核反应与大质量恒星死亡时的超新星爆发的过程中生成，随后弥散到宇宙空间中，宇宙中的重元素成分由此增加。近些年的观测表明恒星间的元素组成差异与恒星的年龄相关。比如太阳系所属的银河系拥有着约一千亿颗恒星，通过研究组成银河系的各种各样的恒星的元素组成，我们可以推算银河系本身的元素演化过程。 对恒星表面大气的元素组成的研究需要分光后得到的恒星光谱。如图2所示的各种温度的恒星光谱遍布着一些暗线，这些暗线便是恒星大气中的元素产生的吸收线。这些暗线的强度与分布因恒星而异，而根据这些暗线的强度便能推定恒星大气中的各种元素组成。 该研究由京都产业大学的讲师福江慧带领的研究组完成，该研究组通过两颗红巨星（大角星与轩辕十）的高精度近红外光谱整理出各种原子的吸收线，进而解析出两恒星的元素组成，与以前的研究结果相吻合。 观测使用的由京都产业大学高分辨率红外研究室开发的WINRED（近红外高分辨率分光计）搭载于神山天文台口径1.3米的荒木望远镜上，数据采集于2013年2月。本次观测的两颗恒星均为K型巨星，表面温度约为4300～4500摄氏度，具有丰富的吸收线特征，因而十分适合于作为原子吸收线列表的模板。另外，这些恒星有以前可见光波段研究数据的支持，使其在红外波段的元素组成测定有了参照。图3展示了WINERED取得的两颗恒星的高分辨光谱，在其中可以确认到许多原子吸收线。同时，这两颗恒星的金属丰度有很大的差异，通过比较两者的光谱，该研究组成功提高了吸收线的测定精度。光谱数据的详细解析结果提供了镁，硅，钙，钛，铬，镍六种元素新的191处吸收线，加上Kondo et al. 2019测定的107处铁元素吸收线，共计298处吸收线组成了原子吸收线的目录列表。通过这些元素计算得到的恒星元素组成处于以前可见光波段研究得到的结果的误差范围内。 红外波段具有比可见光更高的透过率，因而该研究使用的方法可以运用于各种各样的天体。尤其是在银河系中心方向，星际尘埃导致消光十分严重的区域里的恒星在可见光波段难以观测，用此方法却可以测定它们的元素组成，进而为银河系的元素演化提供新的线索。该研究的主要作者福江慧总结了这项研究的意义并提出下步研究的展望：计划将本次测定的原子吸收线运用到造父变星这一类可以测定距离的恒星上，帮助我们研究银河系中各种元素的演化过程。   关于WINERED WINERED由京都产业大学神山天文台红外高分辨课题组与东京大学和民间企业共同合作开发（图4为实物）。WINERED具有比同类装置高3～5倍以上的高感光度，不会浪费望远镜收集到的光。2012年5月WINERED搭载于荒木望远镜后便开始了工程与科学的观测。研究对象是太阳系的小天体，星际物质，系外行星，造父变星，以及天津增九，新星这类喷流天体等等。WINERED在2017年～2018年移设到了观测条件良好的智利共和国的拉西拉天文台，搭载于3.58米的新技术望远镜上。现在计划将其进一步移设到口径更大的麦哲伦望远镜（6.5米，智利共和国拉斯坎帕纳斯天文台）。另外，京都产业大学的学生与神山天文台的工作人员也在对WINERED的性能进行进一步的改良。  责任编辑：王雨阳 牧夫新媒体编辑部 『天文湿刻』 牧夫出品 微信公众号：astronomycn  火星的明亮云朵 图片来源: NASA, JPL-Caltech, MSSS 谢谢阅读  |
