Τα αστέρια είναι πολύ παλιά για να εμπιστευτείτε; Μια πιθανή αστρική λύση Το πρόβλημα κοσμολογικού λιθίου
Το πρόβλημα του κοσμολογικού λιθίου είναι η απόκλιση μεταξύ της παρατηρούμενης αφθονίας του λιθίου στο σύμπαν και της ποσότητας του λιθίου που προβλέπεται από το πρότυπο μοντέλο νουκλεοσυνθεώσεως Big Bang (BBN). Το μοντέλο BBN προβλέπει ότι η αφθονία του αρχέγονου λιθίου θα πρέπει να είναι περίπου 7,5 μέρη ανά δισεκατομμύριο (PPB), ενώ οι παρατηρήσεις των αστέγων με μέταλλο, τα οποία πιστεύεται ότι έχουν σχηματιστεί λίγο μετά το Big Bang, δείχνουν μια αφθονία λιθίου μόνο περίπου 3 ppb.
Υπάρχουν πολλές πιθανές εξηγήσεις για το πρόβλημα του κοσμολογικού λιθίου. Μια πιθανότητα είναι ότι το μοντέλο BBN είναι λανθασμένο και ότι η αρχέγονη αφθονία λιθίου ήταν στην πραγματικότητα χαμηλότερη από την προβλεπόμενη. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι μερικά από τα λιθίου που παράγονται στο Big Bang καταστράφηκαν από επακόλουθες διαδικασίες, όπως η αστρική εξέλιξη ή οι αλληλεπιδράσεις με τη σκοτεινή ύλη.
Μια τρίτη πιθανότητα είναι ότι η αφθονία λιθίου στα αστέρια με μέταλλο δεν είναι τόσο χαμηλή όσο φαίνεται. Αυτό θα μπορούσε να οφείλεται σε έναν αριθμό παραγόντων, όπως οι επιδράσεις της αστρικής περιστροφής ή των μαγνητικών πεδίων, ή η παρουσία αόρατων δυαδικών συντρόφων.
Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι το πρόβλημα του κοσμολογικού λιθίου μπορεί να επιλυθεί εάν η αφθονία του λιθίου σε αστέρια με φτωχό μέταλλο αναθεωρηθεί προς τα πάνω. Για παράδειγμα, μια μελέτη από τους Asplund et al. (2016) διαπίστωσε ότι η αφθονία λιθίου σε ένα δείγμα αστέρων με μέταλλο ήταν περίπου 4,2 ppb, το οποίο είναι σημαντικά υψηλότερο από την προηγούμενη αποδεκτή τιμή των 3 ppb.
Εάν η αφθονία του λιθίου στα αστέρια με φτωχό μέταλλο είναι πράγματι υψηλότερη από ό, τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί, τότε αυτό θα μπορούσε να προσφέρει μια λύση στο πρόβλημα του κοσμολογικού λιθίου. Αυτό θα σήμαινε ότι το μοντέλο BBN είναι σωστό και ότι το λίθιο που παράγεται στο Big Bang δεν καταστράφηκε από επακόλουθες διαδικασίες.
Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η αφθονία λιθίου στα αστέρια με μέταλλο εξακολουθεί να είναι θέμα συζήτησης. Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για να επιβεβαιωθούν τα αποτελέσματα των Asplund et al. (2016) και για να προσδιοριστεί εάν το πρόβλημα του κοσμολογικού λιθίου μπορεί να επιλυθεί.
Εξέλιξη Stellar και Lithium
Μία από τις πιθανές λύσεις στο πρόβλημα του κοσμολογικού λιθίου είναι ότι μερικά από τα λιθίου που παράγονται στο Big Bang καταστράφηκαν από την αστρική εξέλιξη. Όταν τα αστέρια καίγονται υδρογόνο, παράγουν λίθιο ως υποπροϊόν. Ωστόσο, καθώς τα αστέρια εξελίσσονται, καταστρέφουν επίσης το λίθιο μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται "Li-Burning".
Ο ρυθμός με τον οποίο τα αστέρια καταστρέφουν το λίθιο εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως η μάζα του αστεριού και η μεταλλικότητα του. Περισσότερα μαζικά αστέρια καταστρέφουν το λίθιο πιο γρήγορα από τα λιγότερο μαζικά αστέρια και τα αστέρια με υψηλότερες μεταλλικές ιδιότητες καταστρέφουν το λίθιο πιο γρήγορα από τα αστέρια με χαμηλότερες μεταλλικές ιδιότητες.
Ως αποτέλεσμα της αστρικής εξέλιξης, η αφθονία του λιθίου στο σύμπαν μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Αυτό σημαίνει ότι τα παλαιότερα αστέρια στο σύμπαν έχουν τις χαμηλότερες αφθονίες λιθίου.
Τα αποτελέσματα της περιστροφής και των μαγνητικών πεδίων
Οι επιδράσεις της αστρικής περιστροφής και των μαγνητικών πεδίων μπορούν επίσης να επηρεάσουν την αφθονία λιθίου στα αστέρια. Η περιστροφή και τα μαγνητικά πεδία μπορούν να δημιουργήσουν ζώνες ανάμιξης σε αστέρια, τα οποία μπορούν να μεταφέρουν το λίθιο από την επιφάνεια του αστέρι στο εσωτερικό, όπου μπορεί να καταστραφεί.
Ως αποτέλεσμα της περιστροφής και των μαγνητικών πεδίων, η αφθονία λιθίου στα αστέρια μειώνεται με την αύξηση του ρυθμού περιστροφής και της αντοχής του μαγνητικού πεδίου. Αυτό σημαίνει ότι τα νεότερα και ταχύτερα περιστρεφόμενα αστέρια έχουν τις χαμηλότερες αφθονίες λιθίου.
Η παρουσία αόρατων δυαδικών συντρόφων
Η παρουσία αόρατων δυαδικών συντρόφων μπορεί επίσης να επηρεάσει την αφθονία λιθίου στα αστέρια. Τα δυαδικά αστέρια μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω των παλιρροιακών δυνάμεων, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει την ανταλλαγή μάζας. Εάν ένα από τα αστέρια σε ένα δυαδικό σύστημα είναι ένα αστέρι πλούσιο σε λίθιο, τότε η μεταφορά μάζας από αυτό το αστέρι στο άλλο αστέρι μπορεί να αυξήσει την αφθονία λιθίου του άλλου αστέρι.
Ως αποτέλεσμα της παρουσίας αόρατων δυαδικών συντρόφων, η αφθονία λιθίου στα αστέρια μπορεί να είναι υψηλότερη από την αναμενόμενη. Αυτό σημαίνει ότι το πρόβλημα του κοσμολογικού λιθίου μπορεί να επιλυθεί εάν ένα σημαντικό κλάσμα των αστέγων-φτωχών με μέταλλο έχει αόρατους δυαδικούς συντρόφους.
Συμπέρασμα
Το πρόβλημα του κοσμολογικού λιθίου είναι ένα πολύπλοκο πρόβλημα που δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητό. Υπάρχουν πολλές πιθανές λύσεις στο πρόβλημα και είναι πιθανό ότι η πραγματική λύση περιλαμβάνει συνδυασμό παραγόντων. Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για τον προσδιορισμό της ακριβούς αιτίας του προβλήματος του κοσμολογικού λιθίου και για την εξεύρεση λύσης που είναι σύμφωνη με όλα τα δεδομένα παρατήρησης.
