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晚型恒星，是指恒星光谱序列中的F、G和K型星。通过研究晚型恒星中元素丰度的分布模式，有助于人类进一步了解银河系早期形成的历史等信息。因而，目前世界各国天文界都广泛关注该领域研究。
尽管现在我们并不能直接测定一百多亿年前银河系早期的化学元素丰度，但却可以通过确定贫金属恒星的大气化学成分来了解银河系早期形成和演化的历史，尤其是银晕和银盘的形成过程。因为，如果这类恒星还没有演化到巨星的分支，那么它们表面的化学成分就应该与形成其气体的化学成分相同。同时，贫金属恒星中元素丰度的分布模式，也能够帮助人类了解这些元素在银河系早期何时、何地形成，以及原初的初始质量函数等。
一直以来，在元素丰度分析方面，国际上大部分的研究结果都是在基于局部热动平衡的假设条件下得到的。但是，局部热动平衡在碰撞占主导地位的假设条件下才成立，而这种假设并不一定适合每种元素，因为在某些天体物理环境下，得到的结果很可能严重偏离真实情况，从而导致错误的结论。
在晚型恒星中，特别是贫金属恒星中，由于有辐射场的存在，一方面电子密度低，另一方面重金属含量少，不透明度降低，紫外辐射很强，于是这些恒星大气中碰撞不再占主导地位，粒子数布局不再满足玻尔兹曼和沙哈方程。简单来说，就是这些恒星中的大气明显偏离局部热动平衡状态。
在这种情况下，我们必须考虑非局部热动平衡效应对元素丰度确定的影响。也就是说，我们需要通过非局部热动平衡效应的修正来进一步提高丰度分析的准确度。特别值得注意的是，贫金属冷星大气中很多元素的非局部热动平衡效应非常明显，很多研究者利用局部热动平衡得到的丰度结果与事实偏差较大，对O、Na、Mg、Al、Si、K、Ca和Fe等元素丰度的研究无一例外地表明了这一结论。
但是，非局部热动平衡效应的计算是一个困扰天文学多年的难题。因为，计算过程中必须全面考虑原子各种统计平衡过程，以及恒星大气模型的相互耦合。不仅如此，对贫金属恒星基本参数和表面元素丰度的确定也有很多需要进一步改进的地方，例如：一方面研究中采用的样本恒星数目有待进一步增加；另一方面，恒星基本参数，如有效温度、表面重力等的确定也不太可靠等，更重要的原因是，贫金属恒星离我们比较远，受大气消光的影响较大，也没有精确的距离测量。
不过，随着观测和级计算机技术的发展，现在我们有了更多可靠的原子数据，使得我们可以建立更多、更完备的原子模型。更重要的是，我们还可以详细地研究与电子和中性氢的碰撞对粒子数占据的影响，以建立更为可靠的原子模型。
近些年来，我们研究组在非局部热动平衡效应研究方面做了大量工作，开展了Li、B、Na、Mg、Al、Si、K和Fe等元素的非局部热动平衡效应研究，并建立了相对应的原子模型，分析了多批样本星中这些元素的丰度。与此同时，我们还系统研究了一批高自行恒星和晕星中Na、Mg和Al三种元素的丰度，结果表明：结合恒星的运动学性质，利用Na/Fe和Al/Mg的丰度信息可以区分晕、厚盘和薄盘恒星。同时，我们还发现，Na和Al的丰度结果不能用目前的超新星和AGB星的产率来解释。
不仅如此，近年来，我们还详细分析了SiⅠ和SiⅡ谱线在晚型贫金属和近邻恒星中的非局部热动平衡效应，并确定了这些恒星中Si元素的丰度。同时，我们利用日本Subaru望远镜的红外光谱，研究了SiⅠ红外谱线在恒星中的非局部热动平衡效应。这些研究很好地表明，要确定贫金属恒星中的Si元素丰度，一定要考虑非局部热动平衡效应。我们得到的结果也表明，考虑了非局部热动平衡效应之后，不仅很好地解决了矮星和巨星中得到的Si元素丰度不一致的难题，同时也证实了用红外、紫外级光学波段谱线得到的Si丰度是一致的，而且从中性Si和一阶电离Si谱线得到的丰度也是一致的。
此外，在与国防科技大学研究人员的合作中，我们计算了用于建立原子模型的Cu和Zn原子数据，在国际上首次建立了Cu原子模型，并研究了太阳和贫金属恒星中Cu元素受非局部热动平衡效应的影响。结果表明，贫金属恒星中，Cu元素丰度确定敏感于非局部热动平衡效应。目前，关于Zn的原子模型，我们正在建立。
研究过程中，研究人员发现，电子的碰撞激发和电离截面对一些元素的非局部热动平衡效应有很大影响，但是目前由于缺乏相关参数，在绝大多数研究中，我们只能采用很老、很简单的公式来计算有关截面，这些截面的大小与精确计算的结果存在着量级以上的差别。
为了解决这一难题，我们将联合国内相关的研究人员，一起开展专门针对该方面的研究。我们将用精确计算的截面代替简单公式的计算结果，从而建立更可靠的原子模型，进而更准确地确定一些重要元素在晚型恒星中的分布模式。
我们相信，完整的原子模型，加上高分辨率、高信噪比的观测光谱，为我们奠定了准确确定恒星基本参数和元素丰度的基础。我们将更好地利用这些有利条件，着力开展晚型恒星中重要元素非局部热动平衡效应方面的研究，积极推动天文学研究的进展。 责编/万海滨
施建荣：
国家天文台研究员，郭守敬望远镜观测运行部主任。1995年毕业于北京大学地球物理系，获硕士学位；1998年毕业于上海交通大学应用物理系，获博士学位；同年6月进入中国科学院国家天文台从事博士后研究工作。长期从事银河系的化学演化研究工作，尤其在晚型恒星大气中一些重要元素的非局部热动平衡效应的研究方面做了大量工作。1999年至2009年间，施建荣曾先后8次前往德国慕尼黑大学天文和天体物理研究所交流学习，2010年前往俄罗斯科学院天文研究所从事非局部热动平衡条件下原子模型建立的研究工作。截至目前，公开发表并进入SCI检索的学术论文达60多篇。2003年获北京市科学技术二等奖；2008年获国家自然科学二等奖。
尽管现在我们并不能直接测定一百多亿年前银河系早期的化学元素丰度，但却可以通过确定贫金属恒星的大气化学成分来了解银河系早期形成和演化的历史，尤其是银晕和银盘的形成过程。因为，如果这类恒星还没有演化到巨星的分支，那么它们表面的化学成分就应该与形成其气体的化学成分相同。同时，贫金属恒星中元素丰度的分布模式，也能够帮助人类了解这些元素在银河系早期何时、何地形成，以及原初的初始质量函数等。
一直以来，在元素丰度分析方面，国际上大部分的研究结果都是在基于局部热动平衡的假设条件下得到的。但是，局部热动平衡在碰撞占主导地位的假设条件下才成立，而这种假设并不一定适合每种元素，因为在某些天体物理环境下，得到的结果很可能严重偏离真实情况，从而导致错误的结论。
在晚型恒星中，特别是贫金属恒星中，由于有辐射场的存在，一方面电子密度低，另一方面重金属含量少，不透明度降低，紫外辐射很强，于是这些恒星大气中碰撞不再占主导地位，粒子数布局不再满足玻尔兹曼和沙哈方程。简单来说，就是这些恒星中的大气明显偏离局部热动平衡状态。
在这种情况下，我们必须考虑非局部热动平衡效应对元素丰度确定的影响。也就是说，我们需要通过非局部热动平衡效应的修正来进一步提高丰度分析的准确度。特别值得注意的是，贫金属冷星大气中很多元素的非局部热动平衡效应非常明显，很多研究者利用局部热动平衡得到的丰度结果与事实偏差较大，对O、Na、Mg、Al、Si、K、Ca和Fe等元素丰度的研究无一例外地表明了这一结论。
但是，非局部热动平衡效应的计算是一个困扰天文学多年的难题。因为，计算过程中必须全面考虑原子各种统计平衡过程，以及恒星大气模型的相互耦合。不仅如此，对贫金属恒星基本参数和表面元素丰度的确定也有很多需要进一步改进的地方，例如：一方面研究中采用的样本恒星数目有待进一步增加；另一方面，恒星基本参数，如有效温度、表面重力等的确定也不太可靠等，更重要的原因是，贫金属恒星离我们比较远，受大气消光的影响较大，也没有精确的距离测量。
不过，随着观测和级计算机技术的发展，现在我们有了更多可靠的原子数据，使得我们可以建立更多、更完备的原子模型。更重要的是，我们还可以详细地研究与电子和中性氢的碰撞对粒子数占据的影响，以建立更为可靠的原子模型。
近些年来，我们研究组在非局部热动平衡效应研究方面做了大量工作，开展了Li、B、Na、Mg、Al、Si、K和Fe等元素的非局部热动平衡效应研究，并建立了相对应的原子模型，分析了多批样本星中这些元素的丰度。与此同时，我们还系统研究了一批高自行恒星和晕星中Na、Mg和Al三种元素的丰度，结果表明：结合恒星的运动学性质，利用Na/Fe和Al/Mg的丰度信息可以区分晕、厚盘和薄盘恒星。同时，我们还发现，Na和Al的丰度结果不能用目前的超新星和AGB星的产率来解释。
不仅如此，近年来，我们还详细分析了SiⅠ和SiⅡ谱线在晚型贫金属和近邻恒星中的非局部热动平衡效应，并确定了这些恒星中Si元素的丰度。同时，我们利用日本Subaru望远镜的红外光谱，研究了SiⅠ红外谱线在恒星中的非局部热动平衡效应。这些研究很好地表明，要确定贫金属恒星中的Si元素丰度，一定要考虑非局部热动平衡效应。我们得到的结果也表明，考虑了非局部热动平衡效应之后，不仅很好地解决了矮星和巨星中得到的Si元素丰度不一致的难题，同时也证实了用红外、紫外级光学波段谱线得到的Si丰度是一致的，而且从中性Si和一阶电离Si谱线得到的丰度也是一致的。
此外，在与国防科技大学研究人员的合作中，我们计算了用于建立原子模型的Cu和Zn原子数据，在国际上首次建立了Cu原子模型，并研究了太阳和贫金属恒星中Cu元素受非局部热动平衡效应的影响。结果表明，贫金属恒星中，Cu元素丰度确定敏感于非局部热动平衡效应。目前，关于Zn的原子模型，我们正在建立。
研究过程中，研究人员发现，电子的碰撞激发和电离截面对一些元素的非局部热动平衡效应有很大影响，但是目前由于缺乏相关参数，在绝大多数研究中，我们只能采用很老、很简单的公式来计算有关截面，这些截面的大小与精确计算的结果存在着量级以上的差别。
为了解决这一难题，我们将联合国内相关的研究人员，一起开展专门针对该方面的研究。我们将用精确计算的截面代替简单公式的计算结果，从而建立更可靠的原子模型，进而更准确地确定一些重要元素在晚型恒星中的分布模式。
我们相信，完整的原子模型，加上高分辨率、高信噪比的观测光谱，为我们奠定了准确确定恒星基本参数和元素丰度的基础。我们将更好地利用这些有利条件，着力开展晚型恒星中重要元素非局部热动平衡效应方面的研究，积极推动天文学研究的进展。 责编/万海滨
施建荣：
国家天文台研究员，郭守敬望远镜观测运行部主任。1995年毕业于北京大学地球物理系，获硕士学位；1998年毕业于上海交通大学应用物理系，获博士学位；同年6月进入中国科学院国家天文台从事博士后研究工作。长期从事银河系的化学演化研究工作，尤其在晚型恒星大气中一些重要元素的非局部热动平衡效应的研究方面做了大量工作。1999年至2009年间，施建荣曾先后8次前往德国慕尼黑大学天文和天体物理研究所交流学习，2010年前往俄罗斯科学院天文研究所从事非局部热动平衡条件下原子模型建立的研究工作。截至目前，公开发表并进入SCI检索的学术论文达60多篇。2003年获北京市科学技术二等奖；2008年获国家自然科学二等奖。