近日，中国科学院国家天文台LAMOST运行和发展中心研究团队在《天体物理学报》（The Astrophysical Journal）上发表了一项重要研究成果。该团队利用郭守敬望远镜（LAMOST）和西班牙加那利大型望远镜（GTC）的高分辨率光谱数据，在银河系盘中首次发现了两颗高度r-过程元素增丰的恒星（编号为LAMOST J0755+2627和LAMOST J0314+1927）。这一发现为研究宇宙重元素起源及银河系演化提供了新的线索。该成果第一作者是国家天文台博士生解小瑾，通讯作者为施建荣研究员和闫宏亮研究员。
r-过程（快中子俘获过程）是宇宙中产生重元素（如金、铂、铀等）的主要机制之一，但其具体的天体物理场所一直是未解之谜。过去研究发现的r-过程元素增丰恒星大多存在于银河系晕或矮星系中，且大多数是贫金属星（[Fe/H] < -1.0）。r-过程的发生需要极端的中子富集环境，目前唯一被证实的天体物理场所是中子星并合事件（如GW 170817），而双中子星并合的时标较长，对极贫金属恒星中的r-过程元素的贡献可能较小。LAMOST中分辨率光谱巡天的红端光谱覆盖了一条铕的谱线，这个独特优势为天文学家搜寻金属丰度相对高的富r-过程提供了契机，可以在国际上率先搜寻这一类目标天体。
研究团队基于LAMOST中分辨率光谱筛选出候选目标，并利用目前正在运行的国际上最大光学望远镜GTC的高分辨率光谱仪HORuS进行了后续观测。通过精确测量大气参数和元素丰度，进一步确认了这两颗恒星具有典型的r-过程元素增丰特征，其重元素丰度模式与太阳中的r-过程元素分布模式和已知的r-过程增丰星HD 222925一致。
此次发现的这两颗恒星不仅位于银河系盘内，还表现出较高的金属丰度（[Fe/H]分别为-0.34和-0.80），其中J0755+2627更是目前已知金属丰度最高的r-过程元素高度增丰恒星（r-II星，[Eu/Fe] > +0.7）。这一发现挑战了r-过程元素增丰恒星（RPE星）大多数是贫金属且位于银晕中的传统认知，为r-过程的研究提供了新视角。
图1 恒星的Mg、Si、Ba和Eu丰度与银河系本地恒星对比
研究还显示，这两颗恒星的动力学特性与银河系薄盘恒星一致，轨道偏心率和最大垂直高度均符合薄盘特征，且未表现出任何吸积遗迹的迹象。这意味着它们可能是银河系本地形成的恒星，而非来自外部矮星系的“移民”。通过轨道积分和年龄估算，团队发现这两颗恒星形成于约6-8Gyr前，正值银河系薄盘形成的早期阶段。此次发现的盘区RPE星表明，r-过程可能在银河系盘形成早期就已活跃。这一发现支持了“r-过程元素可在银河系盘中自然产生”的理论，为银河系化学演化模型提供了重要约束。
图2? 恒星的轨道特征
此项研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等项目的支持。相关成果已于2025年5月8日发表于《天体物理学杂志》。
论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adc807
