Звёзды-гиганты рассказали о нуклеосинтезе при Большом взрыве

Звёзды-гиганты рассказали о нуклеосинтезе при Большом взрыве

 Дмитрий Сафин 

Трое астрономов из Италии, Великобритании и Франции оценили содержание первичного (образовавшегося во время нуклеосинтеза при Большом взрыве) лития во Вселенной, используя результаты наблюдений звёзд-гигантов.

Общепринятая модель нуклеосинтеза, как мы уже говорили, основана на физике Стандартной модели. Для расчётов требуется, по сути, один входной параметр — отношение числа барионов n_B к числу фотонов n_γ, обычно представляемое в виде η₁₀ = 10¹⁰n_B/n_γ. Если, опираясь на последнюю информацию со спутника WMAP, принять η₁₀ = 6,190 ± 0,145, то результат вычислений будет едва ли не идеально соответствовать опытным данным по дейтерию, ⁴He и ³He.

Литий, однако, выбивается из общей картины: теоретические расчёты дают примерно в три раза более высокое первичное содержание изотопа ⁷Li, чем эксперименты. В специальной литературе это несоответствие называют «проблемой лития», и найти её убедительное решение никому пока не удалось.

Здесь стоит сказать о том, что литий на практике обнаруживается по линиям поглощения в атмосфере звёзд. Для наблюдений традиционно выбирают «старые» звёзды-карлики с невысокой металличностью (относительной концентрацией элементов тяжелее гелия) — светила поколения II. При понижении металличности измеряемое относительное содержание лития-7 падает, но на определённом этапе стабилизируется, выходя на плато. Величины, ниже которых распространённость ⁷Li уже не опускается, и принимают за первичные.

Ядро шарового скопления NGC 6397, снятое «Хабблом» (иллюстрация НАСА / ESA, Hubble Heritage Team).

Европейские астрономы постарались заново определить содержание первичного лития, рассмотрев спектры крупных звёзд, которые находятся на поздней стадии своей эволюции и вышли на ветвь красных гигантов. Тот факт, что у звёзд-гигантов наблюдается своё «литиевое плато», был установлен несколько лет назад, но методику его использования для оценки распространённости первичного Li специалисты нашли только сейчас.

Данные для исследования, относящиеся к 17 светилам из гало Галактики, а также нескольким десяткам звёзд, принадлежащих шаровым скоплениям NGC 6397, NGC 6752 и M4, авторы извлекли из архивов. Обработка спектров дала ожидаемый результат, вполне соответствующий тому, что было найден при наблюдении за звёздами-карликами. Другими словами, «проблема лития» никуда не ушла, и надеяться на её скорое разрешение бессмысленно.

Подготовлено по материалам arXiv.