Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του ESO πιστεύουν ότι έχουν βρει μια λύση στην «ασυμφωνία του κοσμολογικού λιθίου». Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτά τα αστέρια έχουν την κατάλληλη ποσότητα λιθίου, απλά αναμιγνύονται στα αστέρια, βυθίζονται έξω από την θέα των τηλεσκοπίων μας. Γιατί συμβαίνει αυτή η ανάμειξη εξακολουθεί να είναι μυστήριο.
Αναλύοντας ένα σύνολο αστεριών σε ένα σφαιρικό σύμπλεγμα με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO, οι αστρονόμοι μπορεί να έχουν βρει τη λύση σε ένα κρίσιμο κοσμολογικό και αστρικό αίνιγμα. Μέχρι τώρα, μια ενοχλητική ερώτηση ήταν γιατί η αφθονία του λιθίου που παράγεται στο Big Bang είναι ένας παράγοντας 2 έως 3 φορές υψηλότερος από την τιμή που μετράται στις ατμόσφαιρες των παλιών αστεριών. Η απάντηση, λένε οι ερευνητές, έγκειται στο γεγονός ότι οι αφθονίες των στοιχείων που μετριούνται στην ατμόσφαιρα ενός αστεριού μειώνονται με την πάροδο του χρόνου.
«Τέτοιες τάσεις προβλέπονται από μοντέλα που λαμβάνουν υπόψη τη διάδοση των στοιχείων σε ένα αστέρι», δήλωσε ο Andreas Korn, επικεφαλής συγγραφέας της εφημερίδας που αναφέρει τα αποτελέσματα στο τεύχος αυτής της εβδομάδας του περιοδικού Nature [1,2]. «Έλειπε όμως μια επιβεβαίωση παρατήρησης. Δηλαδή, μέχρι τώρα. "
Το λίθιο είναι ένα από τα λίγα στοιχεία που έχουν παραχθεί στο Big Bang. Μόλις οι αστρονόμοι γνωρίζουν την ποσότητα της συνηθισμένης ύλης που υπάρχει στο Σύμπαν [3], είναι μάλλον απλό να εξαχθεί το πόσο λίθιο δημιουργήθηκε στα πρώτα σύμπαντα. Το λίθιο μπορεί επίσης να μετρηθεί στα παλαιότερα, φτωχά μέταλλα αστέρια, τα οποία σχηματίστηκαν από ύλη παρόμοια με το αρχέγονο υλικό. Αλλά η κοσμολογικά προβλεπόμενη τιμή είναι πολύ υψηλή για να ταιριάξει με τις μετρήσεις που έγιναν στα αστέρια. Κάτι δεν πάει καλά, αλλά τι;
Οι διάχυτες διεργασίες που αλλάζουν τη σχετική αφθονία στοιχείων στα αστέρια είναι γνωστό ότι παίζουν ρόλο σε ορισμένες κατηγορίες αστεριών. Κάτω από τη δύναμη της βαρύτητας, τα βαριά στοιχεία θα τείνουν να βυθίζονται από την ορατότητα στο αστέρι μέσα σε δισεκατομμύρια χρόνια.
«Τα αποτελέσματα της διάχυσης αναμένεται να είναι πιο έντονα σε παλιά, πολύ φτωχά μέταλλα αστέρια», δήλωσε ο Κορν. «Δεδομένης της μεγαλύτερης ηλικίας τους, η διάχυση είχε περισσότερο χρόνο για να παράγει σημαντικά αποτελέσματα από ό, τι σε νεότερα αστέρια όπως ο Ήλιος».
Οι αστρονόμοι δημιούργησαν έτσι μια εκστρατεία παρατήρησης για να δοκιμάσουν αυτές τις πρότυπες προβλέψεις, μελετώντας μια ποικιλία αστεριών σε διαφορετικά στάδια εξέλιξης στο σφαιρικό σμήνος φτωχών μετάλλων NGC 6397. Τα σφαιρικά σμήνη [4] είναι χρήσιμα εργαστήρια από αυτή την άποψη, καθώς όλα τα αστέρια Περιέχουν την ίδια ηλικία και την αρχική χημική σύνθεση. Τα αποτελέσματα διάχυσης προβλέπεται να ποικίλλουν ανάλογα με το εξελικτικό στάδιο. Επομένως, οι μετρημένες τάσεις της ατμοσφαιρικής αφθονίας με το εξελικτικό στάδιο είναι μια υπογραφή διάχυσης.
Δεκαοκτώ αστέρια παρατηρήθηκαν για 2 έως 12 ώρες με τον φασματογράφο πολλαπλών αντικειμένων FLAMES-UVES στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO. Ο φασματογράφος FLAMES είναι ιδανικός καθώς επιτρέπει στους αστρονόμους να λαμβάνουν φάσματα πολλών αστεριών κάθε φορά. Ακόμα και σε ένα κοντινό σφαιρικό σύμπλεγμα, όπως το NGC 6397, τα ασυνήθιστα αστέρια είναι πολύ αχνά και απαιτούν μάλλον μεγάλους χρόνους έκθεσης.
Οι παρατηρήσεις δείχνουν σαφώς τις συστηματικές τάσεις αφθονίας κατά μήκος της εξελικτικής ακολουθίας του NGC 6397, όπως προβλέπεται από μοντέλα διάχυσης με επιπλέον ανάμειξη. Έτσι, οι αφθονίες που μετρώνται στην ατμόσφαιρα των παλιών αστεριών δεν είναι, αυστηρά, αντιπροσωπευτικές του αερίου από τα οποία σχηματίστηκαν αρχικά τα αστέρια.
«Μόλις διορθωθεί αυτό το αποτέλεσμα, η αφθονία του λιθίου που μετριέται σε παλιά, αμετάβλητα αστέρια συμφωνεί με την κοσμολογικά προβλεπόμενη τιμή», δήλωσε ο Κορν. «Η κοσμολογική ασυμφωνία λιθίου απομακρύνεται έτσι σε μεγάλο βαθμό.»
«Η μπάλα είναι τώρα στο στρατόπεδο των θεωρητικών», πρόσθεσε. «Πρέπει να προσδιορίσουν τον φυσικό μηχανισμό που προέρχεται από την επιπλέον ανάμιξη».
Σημειώσεις
[1]: «Μια πιθανή αστρική λύση στην κοσμολογική ασυμφωνία λιθίου», από τον A.J. Οι Korn et al.
[2]: Η ομάδα αποτελείται από τους Andreas Korn, Paul Barklem, Remo Collet, Nikolai Piskunov και Bengt Gustafsson (Πανεπιστήμιο Ουψάλα, Σουηδία), Frank Grundahl (Πανεπιστήμιο του Ώρχους, Δανία), Olivier Richard (Universit (© Montpellier II, Γαλλία ), και Lyudmila Mashonkina (Ρωσική Ακαδημία Επιστημών, Ρωσία).
[3]: Μετρήσεις υψηλής ακρίβειας του περιεχομένου του σύμπαντος πραγματοποιήθηκαν τα τελευταία χρόνια μελετώντας το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων.
[4]: Τα σφαιρικά σμήνη είναι μεγάλα συσσωματώματα αστεριών. πάνω από 100 είναι γνωστοί στον γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας. Το μεγαλύτερο περιέχει εκατομμύρια αστέρια. Είναι μερικά από τα παλαιότερα αντικείμενα που παρατηρήθηκαν στο Σύμπαν και πιθανώς σχηματίστηκαν περίπου την ίδια στιγμή με τον Γαλαξία μας, μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
