Спочатку Великий вибух створив три елементи: водень, гелій і літій. Але він давав лише сліди літію. На кожен створений атом літію Великий вибух утворив близько 10 мільярдів атомів водню і 3 мільярди атомів гелію. Співвідношення первісних елементів є одним із тріумфи моделі Великого вибуху. Він передбачає співвідношення водню (H) і гелію (4Він) ідеально, і навіть працює для співвідношення інших ізотопів, таких як дейтерій (2H) і гелій-3 (3Він). Але це не працює для літію, і ми не знаємо, чому.
Прогнозовані співвідношення первісних елементів. Авторство: NASA / Наукова група WMAP
Згідно з теорією, Великий вибух повинен був утворити набагато більше літію (7Li), ніж ми спостерігаємо. Рівень спостережуваного літію настільки нижчий, ніж прогнозований, що він відомий як проблема з літієм. Частково це зрозуміло. Ми знаємо, наприклад, що зірки споживають літій у процесі синтезу більш важких елементів у своєму ядрі. Крім того, оскільки літій важко спостерігати, у наших вимірюваннях може бути деяка систематична помилка, яка недооцінює космічний літій.
Однак у моделі є ще один недолік. При цьому спостережуваний рівень7Li нижчий, ніж очікувалося, спостережуваний рівень іншого ізотопу літію,6Лі, занадто високо. Цей ізотоп становить близько 8% природного літію, тоді як теорія Великого вибуху передбачає, що він має становити менше 1%. Саме цей останній момент є найбільш спантеличливим, оскільки він означає, що літій створюється, а не просто спалюється. Але нове дослідження зірок червоних гігантів може дати відповідь.
Спектри поглинання багатих літієм гігантів чітко відрізняються від звичайних червоних гігантів. Кредит: LAMOST
Достаток літію в більшості зірок досить низький, і оскільки стандартний процес синтезу зірки виснажує літій, ця кількість має тенденцію зменшуватися в міру старіння зірки. Але деякі зірки містять багато літію. Відомі як багаті літієм гіганти, ці зірки червоного гіганта мають достаток у тисячу разів більше, ніж інші зірки-гіганти. Це означало б, що ці зірки створюють літій за допомогою якогось ядерного процесу.
Але багаті літієм гіганти становлять лише близько 1% зірок червоних гігантів. Крім високої кількості літію, вони подібні за віком, масою та яскравістю до інших червоних гігантів. Що може спонукати деяких червоних гігантів виробляти літій, але не всі?
HR діаграма. Пунктирна рамка позначає червоні зірочки. Авторство: Hipparcos
Щоб відповісти на це питання, команда розглянула 200 000 зірок червоних гігантів з однаковою масою та загальною металевістю. Крім кількості літію, ці зірки були в основному однаковими. Потім вони відсортували зірки на звичайні зірки червоного гіганта та червоні гіганти-гіганти. Їх називають червоними зірками, тому що всі вони мають схожу яскравість і колір, тому вони згруповані на діаграмі Герцшпрунга-Рассела. Червоні зірки-гіганти переходять у фазу червоного згустку, коли вони переходять від термоядерного водню до синтезу гелію.
Коли вони виміряли кількість літію в цих зірках, команда виявила, що звичайні червоні гіганти мали нижчий рівень літію, як і очікувалося. Але червоні зірки мали більший рівень літію. Таким чином, здавалося б, коли червоні гіганти стають червоними згустками, вони створюють більшу частину літію, який ми бачимо сьогодні.
Приблизно через п’ять мільярдів років наше Сонце стане червоним гігантом. З часом вона також стане червоною зіркою. Коли це станеться, він додасть трохи літію в космос.
Довідка:Кумар, Йерра Бхарат та ін. “ Відкриття повсюдного виробництва літію в зірках малої маси '.Астрономія природи(2020): 1-5.