Gli astronomi che usano il Very Large Telescope dell'ESO pensano di aver trovato una soluzione alla "discrepanza cosmologica di litio". I ricercatori hanno scoperto che queste stelle hanno la giusta quantità di litio, si stanno solo mescolando con le stelle, sprofondando fuori dalla vista dei nostri telescopi. Perché questo mixaggio sta accadendo è ancora un mistero.
Analizzando una serie di stelle in un ammasso globulare con il Very Large Telescope dell'ESO, gli astronomi potrebbero aver trovato la soluzione a un enigma cosmologico e stellare critico. Fino ad ora, una domanda imbarazzante era perché l'abbondanza di litio prodotta nel Big Bang fosse un fattore 2-3 volte superiore al valore misurato nelle atmosfere delle vecchie stelle. La risposta, affermano i ricercatori, sta nel fatto che l'abbondanza di elementi misurati nell'atmosfera di una stella diminuisce nel tempo.
"Tali tendenze sono previste da modelli che tengono conto della diffusione di elementi in una stella", ha affermato Andreas Korn, autore principale dell'articolo che riporta i risultati nel numero di questa settimana della rivista Nature [1,2]. “Ma mancava una conferma osservativa. Cioè, fino ad ora. "
Il litio è uno dei pochissimi elementi prodotti nel Big Bang. Una volta che gli astronomi conoscono la quantità di materia ordinaria presente nell'Universo [3], è piuttosto semplice ricavare la quantità di litio creata nell'universo primordiale. Il litio può anche essere misurato nelle stelle più antiche, povere di metalli, formate da materia simile al materiale primordiale. Ma il valore cosmologicamente previsto è troppo alto per riconciliarsi con le misurazioni effettuate nelle stelle. Qualcosa non va, ma cosa?
È noto che i processi diffusivi che alterano le relative abbondanze di elementi nelle stelle svolgono un ruolo in determinate classi di stelle. Sotto la forza di gravità, gli elementi pesanti tenderanno a sprofondare dalla visibilità nella stella nel corso di miliardi di anni.
"Gli effetti della diffusione dovrebbero essere più pronunciati nelle stelle vecchie e molto povere di metalli", ha affermato Korn. "Data la loro maggiore età, la diffusione ha avuto più tempo per produrre effetti considerevoli rispetto alle stelle più giovani come il Sole".
Gli astronomi hanno quindi organizzato una campagna di osservazione per testare queste previsioni del modello, studiando una varietà di stelle in diversi stadi di evoluzione nel cluster globulare povero di metalli NGC 6397. I cluster globulari [4] sono utili laboratori in questo senso, come tutte le stelle contengono età identica e composizione chimica iniziale. Si prevede che gli effetti di diffusione varieranno con lo stadio evolutivo. Pertanto, le tendenze misurate dell'abbondanza atmosferica con lo stadio evolutivo sono una firma di diffusione.
Diciotto stelle sono state osservate per tra le 2 e le 12 ore con lo spettrografo multi-oggetto FLAMES-UVES sul Very Large Telescope dell'ESO. Lo spettrografo FLAMES è ideale in quanto consente agli astronomi di ottenere spettri di molte stelle alla volta. Anche in un vicino ammasso globulare come NGC 6397, le stelle non evolute sono molto deboli e richiedono tempi di esposizione piuttosto lunghi.
Le osservazioni mostrano chiaramente tendenze sistematiche dell'abbondanza lungo la sequenza evolutiva di NGC 6397, come previsto dai modelli di diffusione con miscelazione aggiuntiva. Pertanto, le abbondanze misurate nelle atmosfere delle vecchie stelle non sono, a rigor di termini, rappresentative del gas da cui le stelle si sono originariamente formate.
"Una volta corretto questo effetto, l'abbondanza di litio misurata in stelle vecchie e non evolute concorda con il valore cosmologicamente previsto", ha affermato Korn. "La discrepanza cosmologica di litio viene quindi ampiamente rimossa."
"La palla è ora nel campo dei teorici", ha aggiunto. "Devono identificare il meccanismo fisico che è all'origine della miscelazione extra".
Appunti
[1]: "Una probabile soluzione stellare alla discrepanza cosmologica di litio", di A.J. Korn et al.
[2]: il team è composto da Andreas Korn, Paul Barklem, Remo Collet, Nikolai Piskunov e Bengt Gustafsson (Università di Uppsala, Svezia), Frank Grundahl (Università di Aarhus, Danimarca), Olivier Richard (Università © Montpellier II, Francia ) e Lyudmila Mashonkina (Accademia Russa delle Scienze, Russia).
[3]: Misurazioni ad alta precisione del contenuto di materia dell'Universo sono state fatte negli ultimi anni studiando il fondo cosmico a microonde.
[4]: i cluster globulari sono grandi aggregati di stelle; oltre 100 sono conosciuti nella nostra galassia, la Via Lattea. Il più grande contiene milioni di stelle. Sono alcuni degli oggetti più antichi osservati nell'Universo e presumibilmente si sono formati quasi contemporaneamente alla Galassia della Via Lattea, poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
