All'inizio, il big bang creò tre elementi: idrogeno, elio e litio. Ma ha prodotto solo una traccia di litio. Per ogni atomo di litio creato, il big bang ha prodotto circa 10 miliardi di atomi di idrogeno e 3 miliardi di atomi di elio. Il rapporto degli elementi primordiali è uno dei trionfi del modello big bang. Predice il rapporto tra idrogeno (H) ed elio (4He) perfettamente, e funziona anche per i rapporti di altri isotopi, come il deuterio (2H) ed elio-3 (3Lui). Ma non funziona per il litio e non siamo sicuri del perché.
Rapporti previsti degli elementi primordiali. Credito: NASA/WMAP Science Team
Secondo la teoria, il big bang avrebbe dovuto produrre molto più litio (7Li) di quanto osserviamo. Il livello di litio osservato è molto più basso del previsto che è noto come problema del litio Parte di questo è comprensibile. Sappiamo, ad esempio, che le stelle consumano litio nel processo di fusione degli elementi più pesanti nel loro nucleo. Inoltre, poiché il litio può essere difficile da osservare, potrebbe esserci qualche errore sistematico nelle nostre misurazioni che sta sottovalutando il litio cosmico.
C'è, tuttavia, un altro intoppo nel modello. Mentre il livello osservato di7Li è inferiore al previsto, il livello osservato di un altro isotopo di litio,6Li, è troppo alto. Questo isotopo costituisce circa l'8% del litio naturale, mentre la teoria del big bang prevede che dovrebbe comprendere meno dell'1%. È quest'ultimo bit che lascia più perplessi poiché implica che il litio viene creato, non solo bruciato. Ma un nuovo studio sulle stelle giganti rosse potrebbe avere la risposta.
Gli spettri di assorbimento delle giganti ricche di litio sono chiaramente distinti dalle normali giganti rosse. Attestazione: LAMOST
L'abbondanza di litio della maggior parte delle stelle è piuttosto bassa e, poiché il processo di fusione standard di una stella esaurisce il litio, tale abbondanza tende a diminuire man mano che una stella invecchia. Ma alcune stelle contengono molto litio. Conosciute come giganti ricche di litio, queste stelle giganti rosse hanno un'abbondanza mille volte superiore rispetto ad altre stelle giganti. Ciò implicherebbe che queste stelle stanno creando litio attraverso un processo nucleare.
Ma i giganti ricchi di litio costituiscono solo l'1% circa delle stelle giganti rosse. Oltre alla loro elevata abbondanza di litio, sono simili per età, massa e luminosità ad altre giganti rosse. Cosa potrebbe indurre alcune giganti rosse a produrre litio, ma non tutte?
Un diagramma delle risorse umane. La casella tratteggiata indica stelle rosse. Attestazione: Hipparcos
Per rispondere a questa domanda, il team ha esaminato 200.000 stelle giganti rosse con massa e metallicità complessiva simili. A parte la loro abbondanza di litio, queste stelle erano fondamentalmente le stesse. Hanno quindi suddiviso le stelle in normali stelle giganti rosse e giganti a grumi rossi. Sono chiamate stelle rosse a grappolo perché hanno tutte una luminosità e un colore simili, quindi sono raggruppate insieme su un diagramma di Hertzsprung-Russell. Le stelle giganti rosse entrano in una fase di agglomerato rosso mentre passano dalla fusione dell'idrogeno alla fusione dell'elio.
Quando hanno misurato l'abbondanza di litio di queste stelle, il team ha scoperto che le giganti rosse regolari avevano livelli di litio inferiori, proprio come ci si aspetterebbe. Ma le stelle rosse del gruppo avevano livelli più alti di litio. Quindi sembrerebbe che quando le giganti rosse diventano grumi rossi, creano gran parte del litio che vediamo oggi.
Tra circa cinque miliardi di anni il nostro Sole diventerà una gigante rossa. Col tempo, diventerà anche una stella rossa a ciuffo. Quando lo farà, aggiungerà un po' di litio al cosmo.
Riferimento:Kumar, Yerra Bharat, et al. “ Scoperta della produzione onnipresente di litio nelle stelle di piccola massa . 'Astronomia della natura(2020): 1-5.