Problem s litijumom

Jedan od najozbiljnijih izazova hipotezi Velikog praska koji se nedavno pojavio odnosi se na količinu prisutnog elementa litijuma. Količina litijuma je ključna predikcija teorije Velikog praska. Ako je svemir nekada bio izuzetno gust i vreo, fuzione reakcije u tim uslovima bi proizvele određenu, premda malu, količinu litijuma. Ograničena količina potiče iz činjenice da bi većina litijuma bila potrošena u narednim fuzionim reakcijama. Prema teoriji, trebalo bi da pronađemo otprilike pet atoma litijuma na svakih 10 milijardi atoma vodonika — što je veoma mali udeo, ali ipak detektabilan.

Međutim, astronomi već decenijama znaju da ova predikcija predstavlja ozbiljan problem. Spektroskopskom analizom možemo da izmerimo količinu litijuma u spoljnim slojevima zvezda. Posmatranjem sadržaja gvožđa u zvezdama — budući da se gvožđe može proizvesti samo u supernovama — možemo približno odrediti starost zvezde. Što je manje supernova bilo, zvezda je verovatno starija. Shodno tome, zvezde sa niskim sadržajem gvožđa formirane su ranije u istoriji Mlečnog puta.

Evo problema: zvezde sa manjim sadržajem gvožđa dosledno pokazuju znatno manje litijuma nego što teorija Velikog praska predviđa. Kako se nivo gvožđa smanjuje, nivo litijuma takođe opada — od oko četvrtine predviđene količine pri srednjim nivoima gvožđa do manje od jedne dvadesetine pri veoma niskim nivoima. Ova razlika je dugo poznata kao „problem litijuma“, jedan od mnogih izazova teoriji Velikog praska.

Količina litijuma.

Kako bi se ovaj problem rešio, neki kosmolozi su predložili da litijum možda biva uništen unutar zvezda u tačno onoj količini koja odgovara posmatranom trendu. Ipak, svaka takva hipoteza naišla je na značajne kontradikcije u drugim posmatranjima. Uprkos stalnim pokušajima da se objave radovi sa potencijalnim rešenjima, problem je samo postajao sve veći.

Prekretnica je nastupila krajem 2024. godine, kada je zajednička studija istraživača iz Italije, Francuske i Sjedinjenih Država zadala snažan udarac hipotezi Velikog praska. Koristeći teleskop Very Large Telescope Evropske južne opservatorije u Čileu, tim je snimio spektar zvezde SK 143, sjajne zvezde u Malom Magelanovom oblaku (SMC). Analizirajući apsorpcione linije međuzvezdanog materijala, otkrili su da je količina litijuma u međuzvezdanom medijumu SMC-a četiri puta manja nego što predviđa teorija Velikog praska.

Ovaj rezultat je ključan jer međuzvezdani medijum (gas i plazma između zvezda) ne bi trebalo da smanjuje sadržaj litijuma. Zvezde mogu dodavati litijum kroz fuzione procese, ali ga ne mogu oduzimati. Pored toga, razređeni gas u međuzvezdanom prostoru nije dovoljno gust da bi fuzija mogla značajno da menja nivoe litijuma. Dakle, ovo otkriće direktno protivreči predikcijama Velikog praska.

Statistički gledano, verovatnoća da ovo posmatranje odgovara predikcijama Velikog praska iznosi oko 1 prema 300 — što nipošto nije uverljivo potvrđenje. Umesto toga, sugeriše da je teorija sa ogromnom verovatnoćom netačna.

Zanimljivo je da su ova otkrića u skladu sa hipotezom o svemiru koji se ne širi. Ovaj model predviđa proizvodnju litijuma kroz interakciju kosmičkih zraka sa jezgrima ugljenika i kiseonika — proces koji je bio češći u ranim, brzo formirajućim fazama galaksije. Proračuni zasnovani na ovim principima dobro se poklapaju sa posmatranim nivoima litijuma, posebno uzimajući u obzir da je samo oko 40% gasa u SMC-u formiralo zvezde — faktor koji teorija Velikog praska ne uzima u obzir.

Ovo precizno poklapanje između predikcija i posmatranja pruža snažnu podršku modelu svemira koji se ne širi i naglašava potrebu za preispitivanjem davno usvojenih kosmoloških pretpostavki.

Astronomy Know