في البداية ، خلق الانفجار العظيم ثلاثة عناصر: الهيدروجين والهيليوم والليثيوم. لكنها أنتجت فقط القليل من الليثيوم. مقابل كل ذرة ليثيوم تم تكوينها ، أنتج الانفجار العظيم حوالي 10 مليارات ذرة هيدروجين ، و 3 مليارات ذرة هيليوم. نسبة العناصر البدائية هي واحدة من انتصارات نموذج الانفجار الكبير. يتنبأ بنسبة الهيدروجين (H) والهيليوم (4هو) بشكل مثالي ، بل إنه يعمل من أجل نسب النظائر الأخرى ، مثل الديوتيريوم (2H) والهيليوم 3 (3هو). لكنها لا تعمل مع الليثيوم ، ولسنا متأكدين من السبب.
النسب المتوقعة للعناصر البدائية. حقوق الصورة: NASA / WMAP Science Team
وفقًا للنظرية ، كان من المفترض أن يكون الانفجار الأعظم قد أنتج المزيد من الليثيوم (7Li) مما نلاحظه. مستوى الليثيوم المرصود أقل بكثير مما كان متوقعًا لدرجة أنه يُعرف باسم مشكلة الليثيوم. جزء من هذا مفهوم. نحن نعلم ، على سبيل المثال ، أن النجوم تستهلك الليثيوم في عملية دمج العناصر الأثقل في قلبها. أيضًا ، نظرًا لصعوبة مراقبة الليثيوم ، فقد يكون هناك خطأ منهجي في قياساتنا يقلل من قيمة الليثيوم الكوني.
ومع ذلك ، هناك عقبة أخرى في النموذج. في حين أن المستوى المرصود7Li أقل من المتوقع ، المستوى المرصود لنظير ليثيوم آخر ،6لي ، مرتفع للغاية. يشكل هذا النظير حوالي 8٪ من الليثيوم الطبيعي ، بينما تتوقع نظرية الانفجار العظيم أنه يجب أن يحتوي على أقل من 1٪. هذا الجزء الأخير هو الأكثر إرباكًا لأنه يشير إلى أن الليثيوم يتم إنشاؤه ، وليس مجرد حرقه. لكن دراسة جديدة للنجوم العملاقة الحمراء قد يكون لديها الجواب.
من الواضح أن أطياف الامتصاص للعمالقة الغنية بالليثيوم تختلف عن العمالقة الحمراء العادية. الائتمان: LAMOST
تعد وفرة الليثيوم لمعظم النجوم منخفضة إلى حد ما ، وبما أن عملية الاندماج القياسية للنجم تستنفد الليثيوم ، فإن هذه الوفرة تميل إلى الانخفاض مع تقدم النجوم في العمر. لكن بعض النجوم تحتوي على الكثير من الليثيوم. تُعرف هذه النجوم العملاقة الحمراء ، المعروفة باسم العمالقة الغنية بالليثيوم ، بوفرة أكبر بألف مرة من النجوم العملاقة الأخرى. هذا يعني أن هذه النجوم تخلق الليثيوم من خلال بعض العمليات النووية.
لكن العمالقة الغنية بالليثيوم تشكل فقط حوالي 1٪ من النجوم العملاقة الحمراء. بخلاف وفرة الليثيوم العالية ، فهي متشابهة في العمر والكتلة والسطوع مع عمالقة حمراء أخرى. ما الذي يمكن أن يدفع بعض العمالقة الحمر لإنتاج الليثيوم ، ولكن ليس كلهم؟
نسخة من الموارد البشرية. يشير المربع المتقطع إلى نجوم حمراء متكتلة. الائتمان: Hipparcos
للإجابة على هذا السؤال ، نظر الفريق إلى 200000 نجم أحمر عملاق بنفس الكتلة والمعدنية الإجمالية. بخلاف وفرة الليثيوم ، كانت هذه النجوم هي نفسها بشكل أساسي. ثم قاموا بفرز النجوم إلى نجوم عملاقة حمراء منتظمة وعمالقة متكتلة حمراء. يطلق عليهم اسم النجوم المتكتلة الحمراء لأن لديهم سطوعًا ولونًا متشابهين ، لذلك يتم تجميعهم معًا في مخطط Hertzsprung-Russell. تنتقل النجوم العملاقة الحمراء إلى مرحلة التكتل الأحمر أثناء انتقالها من اندماج الهيدروجين إلى اندماج الهيليوم.
عندما قاموا بقياس وفرة الليثيوم في هذه النجوم ، وجد الفريق أن العمالقة الحمراء العادية لديها مستويات أقل من الليثيوم ، تمامًا كما تتوقع. لكن النجوم المتجمعة الحمراء بها مستويات أعلى من الليثيوم. لذلك يبدو أنه عندما تصبح العمالقة الحمراء كتلًا حمراء ، فإنها تخلق الكثير من الليثيوم الذي نراه اليوم.
في غضون خمسة مليارات سنة تقريبًا ، ستصبح شمسنا عملاقًا أحمر. بمرور الوقت ، سيصبح أيضًا نجمًا متكتلًا أحمر. عندما يحدث ذلك ، فإنه سيضيف القليل من الليثيوم إلى الكون.
المرجعي:كومار وييرا بهارات وآخرون. ' اكتشاف إنتاج الليثيوم في كل مكان في النجوم منخفضة الكتلة . 'علم الفلك الطبيعي(2020): 1-5.