Astronomer, der bruger ESOs Very Large Telescope, mener, at de har fundet en løsning på den ”kosmologiske lithiumafvik”. Forskerne fandt, at disse stjerner har den rigtige mængde lithium, de bliver bare blandet ind i stjernerne og synker ud af vores teleskoper. Hvorfor denne blanding sker, er stadig et mysterium.
Analysere et sæt stjerner i en kugleformet klynge med ESOs Very Large Telescope, kan astronomer muligvis have fundet løsningen på en kritisk kosmologisk og stellar gåte. Indtil nu var et pinligt spørgsmål, hvorfor overflod af lithium produceret i Big Bang er en faktor 2 til 3 gange højere end værdien målt i atmosfærerne i gamle stjerner. Svaret, siger forskerne, ligger i det faktum, at forekomsten af elementer, der måles i en stjernestemning, falder med tiden.
”Sådanne tendenser er forudsagt af modeller, der tager højde for spredningen af elementer i en stjerne”, sagde Andreas Korn, hovedforfatter af papiret, der rapporterede resultaterne i denne uges nummer af tidsskriftet Nature [1,2]. ”Men en observationsbekræftelse manglede. Det er indtil nu. ”
Lithium er et af de meget få elementer, der er produceret i Big Bang. Når astronomer først kender mængden af almindelig stof, der er til stede i universet [3], er det temmelig ligetil at udlede, hvor meget lithium der blev skabt i det tidlige univers. Lithium kan også måles i de ældste, metalfattige stjerner, der dannes af stof, der ligner det oprindelige materiale. Men den kosmologisk forudsagte værdi er for høj til at forene sig med målingerne foretaget i stjernerne. Der er noget galt, men hvad?
Diffusive processer, der ændrer den relative overflod af elementer i stjerner, er velkendt for at spille en rolle i visse stjerner af stjerner. Under tyngdekraften vil tunge elementer have en tendens til at synke ud af synligheden i stjernen i løbet af milliarder af år.
”Effekten af diffusion forventes at blive mere markant i gamle, meget metalfattige stjerner”, sagde Korn. ”I betragtning af deres større alder har diffusion haft mere tid til at producere betydelige effekter end i yngre stjerner som Solen.”
Astronomerne oprettede således en observationskampagne for at teste disse modelforudsigelser, hvor de studerer en række stjerner i forskellige udviklingsstadier i den metalfattige kugleformede klynge NGC 6397. Globulære klynger [4] er nyttige laboratorier i denne henseende, som alle stjernerne de indeholder identisk alder og indledende kemisk sammensætning. Diffusionseffekterne forventes at variere med evolutionær fase. Derfor er målte tendenser til atmosfærisk overflod med evolutionær fase en underskrift af diffusion.
Atten stjerner blev observeret i mellem 2 og 12 timer med multi-objekt spektrografen FLAMES-UVES på ESOs Very Large Telescope. FLAMES-spektrografen er ideelt egnet, da den tillader astronomer at få spektre af mange stjerner ad gangen. Selv i en nærliggende kugleformet klynge som NGC 6397 er de uudviklede stjerner meget svage og kræver ret lange eksponeringstider.
Observationerne viser klart systematiske overflodstendenser langs den evolutionssekvens af NGC 6397, som forudsagt af diffusionsmodeller med ekstra blanding. Således er overfloderne målt i atmosfæren fra gamle stjerner ikke strengt taget repræsentative for den gas, stjernerne oprindeligt dannede af.
”Når denne effekt er korrigeret, stemmer overfladen af lithium målt i gamle, uudviklede stjerner overens med den kosmologisk forudsagte værdi”, sagde Korn. ”Den kosmologiske lithiumafvigelse fjernes således stort set.”
”Bolden er nu i teoretikernes lejr,” tilføjede han. "De er nødt til at identificere den fysiske mekanisme, der er oprindelsen af den ekstra blanding."
Noter
[1]: ”En sandsynlig stjerneløsning på den kosmologiske lithiumafvigelse” af A.J. Korn et al.
[2]: Holdet er sammensat af Andreas Korn, Paul Barklem, Remo Collet, Nikolai Piskunov og Bengt Gustafsson (Uppsala Universitet, Sverige), Frank Grundahl (Aarhus Universitet), Olivier Richard (Università © Montpellier II, Frankrig) ) og Lyudmila Mashonkina (Russisk Videnskabsakademi, Rusland).
[3]: Højpræcisionsmålinger af universets stofindhold blev foretaget i de senere år ved at studere den kosmiske mikrobølgebakgrund.
[4]: Globulære klynger er store stjerner af stjerner; over 100 er kendt i vores galakse, Mælkevejen. Den største indeholder millioner af stjerner. De er nogle af de ældste genstande, der er observeret i universet, og blev formodentlig dannet på samme tid som Mælkevejen Galaxy, et par hundrede millioner år efter Big Bang.
Original kilde: ESO News Release
