Астрономы, использующие очень большой телескоп ESO, считают, что они нашли решение «космологического расхождения лития». Исследователи обнаружили, что в этих звездах содержится достаточное количество лития, он просто смешивается со звездами, опускаясь из поля зрения наших телескопов. Почему происходит это смешение, до сих пор остается загадкой.
Анализируя набор звезд в шаровом скоплении с помощью Очень большого телескопа ESO, астрономы, возможно, нашли решение критической космологической и звездной загадки. До сих пор смущал вопрос, почему количество лития, образующегося в результате Большого взрыва, в 2–3 раза превышает значение, измеренное в атмосферах старых звезд. Ответ, по словам исследователей, заключается в том, что содержание элементов, измеренных в атмосфере звезды, со временем уменьшается.
«Такие тенденции прогнозируются моделями, которые учитывают диффузию элементов в звезде», - сказал Андреас Корн, ведущий автор статьи, в которой сообщается о результатах, опубликованных на этой неделе в журнале Nature [1,2]. «Но наблюдательного подтверждения не хватало. То есть до сих пор.
Литий является одним из немногих элементов, которые были произведены в результате Большого взрыва. Как только астрономы узнают количество обычной материи, присутствующей во Вселенной [3], довольно просто определить, сколько лития было создано в ранней Вселенной. Литий также может быть измерен в самых старых, бедных металлом звездах, которые сформировались из вещества, подобного первичному материалу. Но космологически предсказанное значение слишком велико, чтобы примириться с измерениями, проведенными на звездах. Что-то не так, но что?
Хорошо известно, что диффузионные процессы, изменяющие относительное содержание элементов в звездах, играют определенную роль в некоторых классах звезд. Под действием силы тяжести тяжелые элементы будут стремиться утонуть в звезде в течение миллиардов лет.
«Эффект диффузии, как ожидается, будет более выраженным у старых звезд с очень низким содержанием металлов», - сказал Корн. «Учитывая их больший возраст, у диффузии было больше времени для создания значительных эффектов, чем у более молодых звезд, таких как Солнце».
Таким образом, астрономы организовали наблюдательную кампанию для проверки этих модельных предсказаний, изучая различные звезды на разных стадиях эволюции в бедном металлом шаровом скоплении NGC 6397. Шаровые скопления [4] являются полезными лабораториями в этом отношении, так как все звезды они содержат одинаковый возраст и исходный химический состав. Предполагается, что диффузионные эффекты будут меняться в зависимости от стадии эволюции. Поэтому измеренные тренды атмосферного изобилия с эволюционной стадией являются признаком диффузии.
Восемнадцать звезд наблюдали в течение от 2 до 12 часов с помощью мультиобъектного спектрографа FLAMES-UVES на Очень Большом Телескопе ESO. Спектрограф FLAMES идеально подходит, поскольку позволяет астрономам получать спектры многих звезд одновременно. Даже в близлежащем шаровом скоплении, таком как NGC 6397, неразвитые звезды очень слабы и требуют довольно длительного времени воздействия.
Наблюдения ясно показывают систематические тренды численности вдоль эволюционной последовательности NGC 6397, как предсказывают диффузионные модели с дополнительным перемешиванием. Таким образом, содержание, измеренное в атмосферах старых звезд, строго говоря, не является представителем газа, из которого изначально образовались звезды.
«После того, как этот эффект будет исправлен, содержание лития, измеренное в старых неразвитых звездах, согласуется с предсказанным космологическим значением», - сказал Корн. «Таким образом, космологическое расхождение лития в значительной степени устранено».
«Мяч сейчас в лагере теоретиков», - добавил он. «Они должны определить физический механизм, который является источником дополнительного микширования».
Ноты
[1]: «Вероятное звездное решение космологического расхождения лития», А.Дж. Korn et al.
[2]: Команда состоит из Андреаса Корна, Пола Барклема, Ремо Колле, Николая Пискунова и Бенгта Густафссона (Университет Упсалы, Швеция), Фрэнка Грундаля (Университет Орхуса, Дания), Оливье Ричарда (Университет Монпелье II, Франция) ) и Людмила Машонкина (Российская академия наук, Россия).
[3]: Высокоточные измерения содержания вещества во Вселенной были сделаны в последние годы путем изучения космического микроволнового фона.
[4]: шаровые скопления - большие скопления звезд; более 100 известно в нашей галактике, Млечном Пути. Самые большие содержат миллионы звезд. Они являются одними из самых старых объектов, наблюдаемых во Вселенной, и предположительно были сформированы примерно в то же время, что и Галактика Млечный Путь, через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Источник: ESO News Release
