科学家们发现，像银河系这样的大型星系正在通过合并它们周围的矮星系而增长和扩张。但是，我们怎样才能区分哪些恒星是银河系的“土著”，哪些恒星是“移民”？由中国科学家领导的中日研究小组提供了一种识别“移民”的新方法——化学“DNA”识别。这一发现发表在北京时间4月30日凌晨出版的科学杂志《自然天文学》上。
文章的通讯作者、中国科学院国家天文台研究员赵刚说，研究小组证实，一颗恒星含有极高的重元素(包括银、铕、金、铀等)。)起源于一个被银河系解体的矮星系，并首次揭示了这类稀有恒星的吸积起源，加深了对重元素生成机制的理解，为根据恒星的化学成分从附近的矮星系中识别恒星提供了重要线索。
文章的第一作者、中国科学院国家天文台的邢博士解释说，通过研究恒星的光谱，我们可以推断出恒星的化学成分。恒星在很大程度上保留了其诞生环境的化学成分，这种成分被称为“恒星的DNA”。不同星系中恒星的化学成分会有很大的不同，所以通过分析恒星的化学成分可以追踪它们的起源。
该研究小组首先利用中国主要科技基础设施郭守敬望远镜提供的海量光谱数据，在银河系中挑选出一些特殊的恒星——重金属元素含量“过高”的恒星，科学家称之为“拥有快中子俘获过程元素的超丰富恒星”。邢解释说，第一代恒星是在它们的核心熔炉中逐渐提炼成各种化学元素的，其中比氦重的元素被天文学家称为“金属”元素，比铁重的元素被称为“重金属”元素。当第一代恒星在超新星爆炸中结束生命时，它们产生的化学元素成为新一代恒星的“原材料”。邢说:“宇宙中比铁重的元素主要是由原子核和中子的碰撞产生的。如果原子核俘获中子的速率比中子衰变的速率快，那么在这个过程中产生的元素称为快中子俘获过程元素。与众所周知的贵金属金一样，用于制造原子弹的铀铕在地壳中仅占0.000106%，被称为最稀有元素，是一种比铁更快的中子俘获过程元素。
研究小组在银河系光环中发现的重金属“超标”星是快中子俘获过程元素中铁含量已知最高的超丰星，也是世界上首次在银河系中发现快中子俘获过程元素中镁含量较低的超丰星。在这颗恒星中，铕相对于铁的丰度是太阳的10倍以上，远高于类似恒星的平均值。目前，在银晕中只发现了30多颗这种类型的恒星。然而，这颗恒星中镁和其他α元素(包括硅、钙和钛等元素)的含量极低，仅为类似恒星的五分之一。这与银河系中的大多数恒星不同，但在银河系附近的矮星系中很常见。
之后，研究小组利用日本国家天文台8m光学望远镜的高分辨率光谱联合观测，确定了这颗恒星中24种元素的含量，并与矮星系恒星和银晕恒星进行了详细的对比。对比表明，这颗恒星的化学成分与矮星系的化学成分高度一致，明显不同于银河系中的晕星。这表明这颗恒星来自一个被银河系解体的矮星系，是一个“外来移民”，为银河系合并事件提供了准确可靠的化学证据。这也可能成为科学家判断银河系恒星是“土著”还是“移民”的关键线索。
不仅如此，科学家们还为超级巨星的起源提供了新的解释，超级巨星是银河系中的快中子俘获过程元素。进一步的分析表明，这颗恒星是在其原属矮星系经历了极其罕见的中子星合并事件后形成的，这意味着该恒星中的大量快中子俘获过程元素可能是在中子星合并事件中产生的。
邢说:“研究小组将继续进行深入研究，找出银河系中“土著”和“移民”的比例，进一步促进人类对星系形成和演化的认识。”