Почему Вселенная потеряла литий ?

Возможно, вы слышали фразу «-вы созданы из звездной пыли»- —- и это правда. Многие из частиц, составляющих ваше тело, и мир вокруг вас, были образованы внутри звезд миллиарды лет назад. Но есть некоторые материалы, которые сформировались в самом начале, после рождения Вселенной.

Некоторые астрономы считают, что они появились всего через несколько минут после Большого Взрыва. Самые распространенные элементы во Вселенной это водород и гелий, и очень малое количество такого химического вещества как литий.

Астрономы могут с небольшой точностью определить, сколько лития было в молодой Вселенной. Для этого нужно исследовать самые старые звезды. Но полученные результаты не совпадают – в старых звездах оказалось в 3 раза меньше лития, чем ожидалось обнаружить! Причина этой загадки пока неизвестна.

Давайте разберемся подробнее …-

Строго говоря, при нынешнем уровне наших наблюдений ошибки быть не должно: лития очень мало. Ситуация однозначно намекает на какую-то новую физику, неизвестный нам процесс, имевший место сразу после Большого взрыва.

Самое свежее исследование на эту тему затронуло наименее изменившиеся после Большого взрыва регионы — атмосферы старых звёзд, находящихся на периферии Млечного Пути. Поскольку они изолированы от ядра, где литий может нарабатываться, вероятность позднего загрязнения, влияющего на результаты, должна быть крайне мала. В их атмосферах лития-7 обнаружено всего около трети от уровня, предсказанного моделированием. Причины? Одно из предложенных объяснений: он утонул. Литий из атмосферы звёзд просто начал тонуть в веществе светил, постепенно добираясь до их недр. Поэтому его и не видно в их атмосферах.

Оценки присутствия лития в Малом Магеллановом Облаке (красная точка), диске нашей Галактики (лиловый) и её периферии (синий) (здесь и ниже иллюстрации Christopher Howk et al.).

Кристофер Хок из Университета Нотр-Дам (Индиана, США) вместе с коллегами взялся проверить результаты на основе данных поМалому Магелланову Облаку, галактике-спутнику Млечного Пути. А чтобы избавить данные от эффекта «погружения лития» и прочих влияний местных звёздных процессов, исследователи проанализировали содержимое межзвёздного газа в этой карликовой галактике, предполагая, что уж он-то должен гордиться своим литием: ему здесь просто не в чем тонуть.

Используя наблюдения Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, астрономы обнаружили там именно столько лития, сколько предсказывала модель Большого взрыва, о чём было поведано в журнале Nature. Но и это, увы, не слишком помогло в решении вопроса. Дело в том, что литий постоянно образуется во Вселенной в ходе естественных процессов, а сверхновые взрывами равномерно разносят его по Метагалактике, подобно всем остальным наработанным в недрах элементам. Новые результаты, по словам Кристофера Хока, лишь усугубили литиевую загадку: «Говорить о решении этой проблемы можно только в том случае, если со времён Большого взрыва никаких изменений в количестве имеющегося лития не происходило». И то только в масштабах Малого Магелланова Облака!

Самое главное: очень трудно представить себе, что за 12–13 млрд лет термоядерного синтеза, создавшего те самые тяжёлые элементы, которые делают возможной жизнь на Земле, литий почему-то не вырабатывался. По крайней мере наши сегодняшние представления о термоядерном нуклеосинтезе не позволяют выдвинуть такую гипотезу.

Интересно, что количество лития связано в металличностью, но эта нелинейная зависимость не получила пока бесспорного теоретического объяснения.

Хуже того, новая работа Мигеля Пато из Мюнхенского технического университета (Германия) и Фабио Йокко (Fabio Iocco) изСтокгольмского университета (Швеция) показала, что не только сверхмассивные чёрные дыры в ядрах галактик, но и самые обычные (и более многочисленные) ЧД звёздного происхождения должны генерировать литий в своих аккреционных дисках, причём весьма интенсивно.

Теперь же получается, что практически каждый микроквазар (попросту система ЧД — аккреционный диск) должен создавать литий. А ведь теоретически их должно быть намного больше, чем СМЧД, отмечает Мигель Пато.

Словом, ясности в этом вопросе пока нет. Кристофер Хок, к примеру, предполагает, что сразу после Большого взрыва во Вселенной могли идти какие-то экзотические с физической точки зрения реакции, в которых участвовали частицы тёмной материи, и они подавляли образование лития. Это могло бы объяснить то, что в Малом Магеллановом Облаке лития оказалось больше, чем в нашей Галактике: карликовые галактики, к которым относится ММО, должны были менее активно притягивать тёмную материю в ранней Вселенной. А значит, и эти гипотетические реакции меньше влияли на концентрацию лития в них. Проверить эту идею г-н Хок намерен при помощи более углубленного изучения Малого Магелланова Облака…

До сих пор мы могли искать литий только в ближайших к нам звездах нашей Галактики. И вот группа астрономов смогла определить уровень содержания лития в звездном скоплении за пределами нашей Галактики.

У звёздного скопления Мессье 54 есть секрет —- оно не принадлежит  Млечному Пути,  и является частью спутниковой галактики – карликовой эллиптической галактики в Стрельце. Такое расположение скопления позволило ученым проверить так же ли мало содержания лития в звездах, находящихся  за пределами Млечного Пути.

В окрестностях Млечного Пути находится более 150 шарообразных звездных скоплений, которые состоят из сотен тысяч древних звезд.  Одно из таких скоплений, наряду с другими в созвездии Стрельца, было обнаружено в конце 18 века французским ученым «охотником за кометами» Чарльзом Мессье, и носит его имя Мессье 54.

Более двух столетий ученые ошибочно полагали, что М54 является таким же скоплением, как все остальные во Млечном Пути, но в 1994 году было обнаружено, что это звездное скопление относится к другой галактике – карликовой эллиптической галактике в Стрельце.  Было также установлено, что этот объект находится на расстоянии 90 000 световых лет от Земли, а это более чем в три раза больше, чем расстояние между Солнцем и центром галактики.

В данный момент астрономы наблюдают за М54 с помощью телескопа VLT Survey, пытаясь решить один из самых загадочных вопросов современной астрономии, касающийся наличия лития в звездах.

На этом снимке Вы видите не только сам кластер, но и очень густой передний план, состоящий из звёзд Млечного Пути. Фото ESO.

Раньше астрономы имели возможность определить содержание лития только в звездах Млечного Пути. Однако, теперь исследовательская команда под руководством Алессио Муккиарелли (Alessio Mucciarelli) из Болонского Университета использовали VLT Survey для того, чтобы измерить содержание лития  во внегалактическом звёздном скоплении М54. Исследование показало, что количество лития в старых звёздах М54 не отличается от звёзд Млечного Пути.  Поэтому, куда бы не пропал литий, Млечный Путь здесь совершенно не причем.

металлический литий

Изучая новую звезду Nova Delphini 2013 (V339 Del), астрономы смогли обнаружить химического предшественника лития, произведя таким образом первые прямые наблюдения процессов образования третьего по счету элемента периодической таблицы — которые прежде предполагались лишь теоретически.

«До сих пор у ученых не было прямых подтверждений наблюдениями образования лития в новых звездах, однако после проведения нашего исследования, мы можем утверждать, что такие процессы имеют место», — сказал главный автор новой научной работы Акито Таитсу из Национальной обсерватории Японии.

Взрывы новых звезд происходят, когда в тесной двойной звездной системе материя перетекает от одной из составляющих её звезд на поверхность звезды-компаньона — белого карлика. Неконтролируемая термоядерная реакция вызывает резкий всплеск светимости звезды, что, в свою очередь, приводит к образованию более тяжелых, чем водород и гелий, элементов, присутствующих в значительных количествах внутри большинства звезд Вселенной.

Одним из химических элементов, образующихся в результате такого взрыва, является широко распространенный изотоп лития Li-7. В то время как большая часть тяжелых химических элементов формируется в ядрах звезд и во взрывах сверхновых, Li-7 является слишком хрупким элементом, не выдерживающим высокие температуры, поддерживающиеся в большинстве звездных ядер.

Некоторая часть лития, присутствующая во Вселенной, образовалась в результате Большого Взрыва. Кроме того, некоторые количества лития могли образоваться в результате взаимодействия космических лучей с звездами и межзвездным веществом. Однако эти процессы не объясняют слишком больших количеств лития, присутствующих во Вселенной на сегодняшний день.

В 1950-е гг. ученые предположили, что литий во Вселенной может образовываться из изотопа бериллия Be-7, который формируется у поверхности звезд и может быть перенесен в космическое пространство, где снижается воздействие высоких температур на материал, и вновь образующийся литий остается в стабильном состоянии. Однако до сегодняшнего дня наблюдения с Земли лития, образовавшегося близ поверхности звезды, представляли собой довольно трудную задачу.

Таитсу и его команда использовали для своих наблюдений телескоп Subaru, расположенный на Гаваях. За время наблюдений команда отчетливо зафиксировала, как нуклид Be-7, имеющий период полураспада 53 дня, превращался в Li-7.

источники

http://www.modcos.com/news.php?id=279

http://tvoykosmos.ru/post/54114fc9b4c53c9c6baaf317

http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&-news=6960

http://universe-tss.su/main/chel/17657-litiy-ionnoe-zdorove.html

Давайте я вам еще что нибудь занимательного про химию напомню:  вот признайтесь, Все хотели такого учителя химии ?, а вот Самое вонючее вещество в мире и История создания и первые опыты применения отравляющих газов. Посмотрите, какой бывает Кинетический песок и что такое Неньютоновские жидкости