Astronomen, die das Very Large Telescope von ESO verwenden, glauben, eine Lösung für die "kosmologische Lithiumdiskrepanz" gefunden zu haben. Die Forscher fanden heraus, dass diese Sterne die richtige Menge an Lithium haben. Es wird nur in die Sterne eingemischt und sinkt aus dem Blickfeld unserer Teleskope. Warum diese Mischung stattfindet, ist immer noch ein Rätsel.
Bei der Analyse einer Reihe von Sternen in einem Kugelsternhaufen mit dem Very Large Telescope der ESO haben Astronomen möglicherweise die Lösung für ein kritisches kosmologisches und stellares Rätsel gefunden. Bisher war eine peinliche Frage, warum die im Urknall produzierte Lithiummenge um den Faktor 2 bis 3 höher ist als der in der Atmosphäre alter Sterne gemessene Wert. Die Antwort, sagen die Forscher, liegt in der Tatsache, dass die Häufigkeit von Elementen, die in der Atmosphäre eines Sterns gemessen werden, mit der Zeit abnimmt.
"Solche Trends werden von Modellen vorhergesagt, die die Diffusion von Elementen in einem Stern berücksichtigen", sagte Andreas Korn, Hauptautor des Papiers, der über die Ergebnisse in der dieswöchigen Ausgabe der Zeitschrift Nature berichtet [1,2]. „Es fehlte jedoch eine Beobachtungsbestätigung. Das heißt, bis jetzt. "
Lithium ist eines der wenigen Elemente, die im Urknall hergestellt wurden. Sobald die Astronomen die Menge der im Universum vorhandenen gewöhnlichen Materie kennen [3], ist es ziemlich einfach abzuleiten, wie viel Lithium im frühen Universum erzeugt wurde. Lithium kann auch in den ältesten metallarmen Sternen gemessen werden, die sich aus Materie gebildet haben, die dem Urmaterial ähnlich ist. Der kosmologisch vorhergesagte Wert ist jedoch zu hoch, um ihn mit den in den Sternen durchgeführten Messungen in Einklang zu bringen. Irgendwas stimmt nicht, aber was?
Diffusionsprozesse, die die relative Häufigkeit von Elementen in Sternen verändern, spielen bekanntermaßen in bestimmten Klassen von Sternen eine Rolle. Unter der Schwerkraft neigen schwere Elemente dazu, im Laufe von Milliarden von Jahren außer Sichtweite in den Stern zu sinken.
"Es wird erwartet, dass die Auswirkungen der Diffusion bei alten, sehr metallarmen Sternen stärker sind", sagte Korn. "Aufgrund ihres höheren Alters hatte die Diffusion mehr Zeit, um beträchtliche Effekte zu erzielen als bei jüngeren Sternen wie der Sonne."
Die Astronomen haben daher eine Beobachtungskampagne gestartet, um diese Modellvorhersagen zu testen. Dabei wurden verschiedene Sterne in verschiedenen Entwicklungsstadien des metallarmen Kugelsternhaufens NGC 6397 untersucht. Kugelhaufen [4] sind in dieser Hinsicht wie alle Sterne nützliche Laboratorien Sie enthalten identisches Alter und anfängliche chemische Zusammensetzung. Es wird vorausgesagt, dass die Diffusionseffekte mit dem Evolutionsstadium variieren. Daher sind gemessene Trends der atmosphärischen Häufigkeit im Evolutionsstadium ein Zeichen der Diffusion.
Mit dem Mehrobjektspektrographen FLAMES-UVES auf dem Very Large Telescope von ESO wurden zwischen 2 und 12 Stunden lang 18 Sterne beobachtet. Der FLAMES-Spektrograph ist ideal geeignet, da Astronomen Spektren vieler Sterne gleichzeitig erhalten können. Selbst in einem nahe gelegenen Kugelsternhaufen wie NGC 6397 sind die nicht entwickelten Sterne sehr schwach und erfordern ziemlich lange Belichtungszeiten.
Die Beobachtungen zeigen deutlich systematische Häufigkeitstrends entlang der Evolutionssequenz von NGC 6397, wie durch Diffusionsmodelle mit zusätzlicher Mischung vorhergesagt. Somit sind die in den Atmosphären alter Sterne gemessenen Häufigkeiten streng genommen nicht repräsentativ für das Gas, aus dem die Sterne ursprünglich gebildet wurden.
"Sobald dieser Effekt korrigiert ist, stimmt die in alten, nicht entwickelten Sternen gemessene Lithiumhäufigkeit mit dem kosmologisch vorhergesagten Wert überein", sagte Korn. "Die kosmologische Lithiumdiskrepanz wird somit weitgehend beseitigt."
"Der Ball ist jetzt im Lager der Theoretiker", fügte er hinzu. "Sie müssen den physikalischen Mechanismus identifizieren, der den Ursprung des zusätzlichen Mischens darstellt."
Anmerkungen
[1]: "Eine wahrscheinliche Sternlösung für die kosmologische Lithiumdiskrepanz" von A.J. Korn et al.
[2]: Das Team besteht aus Andreas Korn, Paul Barklem, Remo Collet, Nikolai Piskunov und Bengt Gustafsson (Universität Uppsala, Schweden), Frank Grundahl (Universität Aarhus, Dänemark), Olivier Richard (Universität Montpellier II, Frankreich) ) und Lyudmila Mashonkina (Russische Akademie der Wissenschaften, Russland).
[3]: In den letzten Jahren wurden hochpräzise Messungen des Materiegehalts des Universums durchgeführt, indem der kosmische Mikrowellenhintergrund untersucht wurde.
[4]: Kugelhaufen sind große Aggregate von Sternen; Über 100 sind in unserer Galaxie, der Milchstraße, bekannt. Die größten enthalten Millionen von Sternen. Sie gehören zu den ältesten im Universum beobachteten Objekten und wurden vermutlich etwa zur gleichen Zeit wie die Milchstraße, einige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall, gebildet.
Originalquelle: ESO-Pressemitteilung
