Dlaczego na Słońcu jest mało litu? Bo wokół są planety. Niestety, na razie odkryto wyłącznie korelację, a nie związek przyczynowo-skutkowy.
Od ponad pół wieku naukowcy zastanawiali się, dlaczego zawartość litu – najlżejszego pierwiastka metalicznego – jest w naszej macierzystej gwieździe niższa, niż powinna. Choć do ostatecznej odpowiedzi droga jeszcze daleka, pierwszy krok został wykonany dzięki badaniom przy użyciu „bardzo dokładnego wyszukiwacza planet metodą prędkości radialnej„, czyli instrumentu HARPS.
HARPS jest jednym z najbardziej precyzyjnych spektrografów na świecie i pracuje przy ponadtrzyipółmetrowym teleskopie w obserwatorium ESO w Chile. Zbadano nim 500 gwiazd, z których o 70 wiadomo było, że krążą wokół nich planety. Co istotne, odnotowane na polu poszukiwania nowych planet sukcesy instrumentu pozwoliły stwierdzić, że pozostałym 430 planety (przynajmniej te rozmiaru Neptuna i większe) nie towarzyszą. Okazało się, że zawartość litu w „samotnych” 430 gwiazdach jest około stukrotnie wyższa niż w pozostałych 70.
Ponieważ lit – obok wodoru i helu – był jedynym pierwiastkiem powstałym po Wielkim Wybuchu (a nie poprzez syntezę jądrową w gwiazdach), należałoby się spodziewać, że jego zawartość procentowa we wszystkich gwiazdach będzie równa i niezależna od ich wieku. Okazuje się jednak, że te, wokół których wytworzył się dysk protoplanetarny, mają tego pierwiastka mniej. Odpowiedzialny za te procesy nie jest na razie znany.
Możliwy hipotetyczny mechanizm wynika z zasady zachowania momentu pędu. Gdy duża gazowa planeta zmienia swą orbitę na bliższą (co zdarza się w pierwszych dwóch milionach istnienia układu planetarnego), przekazuje moment pędu zewnętrznej warstwie atmosfery gwiazdy. Ruch w połączeniu z tarciem powoduje mieszanie warstw, zaś ściągnięty do wewnętrznych, gorętszych regionów gwiazdy lit ulega rozpadowi w temperaturze 2,5 miliona kelwinów.
Nowo odkryta korelacja stanowi pomocne narzędzie w poszukiwaniu planet pozasłonecznych – okazuje się, że warte uwagi są tylko gwiazdy ubogie w lit.
Fallen
Czy — … powodem takiego stanu rzeczy nie jest fakt, iż obracająca się coraz szybciej kondensująca protogwiazda pozbywa się części masy wraz z momentem pędu wyrzucając pierścień materii, a w skład tej materii wchodzą najcięższe pierwiastki, w tym i lit? Wtenczas w gwieździe głównie pozostawałby wodór i hel plus domieszki.
PL-G
Wydaje mi się, że procesy związane z formowaniem gwiazdy zachodzą wcześniej niż ewolucja planet, oraz przebieg ich jest ten sam zarówno dla gwiazd z planetami (lub dyskiem protoplanetarnym) czy bez. Ale to, co tu piszę, może być brednią 😉
Fallen
Ale — … zwróć uwagę na to, że jeżeli protogwiazda nie wyrzuci dysku, to będzie gwiazdą bez planet i ze składem chemicznym bogatym w ciężkie pierwiastki, a gwiazda która dysk wyrzuciła krótce otoczy się wianuszkiem planet, a sama będzie o ciężkie pierwiastki uboższa. Imoże to też dotyczyć litu.
Leszek B.
nieprawda — Takie rozumowanie niby jest logiczne ale błedne. W gwiazdach posiadających planety obserwuje się własnie nadwyżke pierwiatków ciężkich.
Fallen
A — …czy nie porównujesz ze sobą gwiazd z różnych pokoleń? Sprawę komplikuje to, że z każdym koljnym pokoleniem gwiazda ma w sobie więcej pierwiastków ciężkich powstałych we wcześniejszych wybuchach supernovych.
szpieg z krainy deszczowców
Chrup — No i jeszcze gwiazdom zdarza się czasem pochłonąć planety, w szczególności gorące jowisze. Przy odkryciu WASP-18 b o tym więcej pisano. A w ogóle to dziwna sprawa, bo:
a) lit jest leciuteńki, ledwo półtora-dwa razy cięższy od He,
b) gwiazdy w toku ewolucji niszczą lit! Li-7 + p -> 2 He-4 (jest jeszcze lit-6, więc może ten zostaje).
Ale skąd go nagle więcej u gwiazd bez planet?
Fallen
Hm — Jeśli się nie mylę, pewna część litu powstała już podczas syntezy po Wielkim Wybuchu jako domieszka do wodoru i helu. Piewsze gwiazdy nie miały planet, ponieważ nie było pierwiastków mogących je budować. Czerwone i brązowe karły o bardzo długim okresie życia istnieją nawet i obecnie, są zatem 1 pokoleniem gwiazd, który jeszcze nie przeminął, i nie mają planet oraz spalają lit w hel. Natomiast olbrzymy i nadolbrzymy o krótkim żywocie produkują pierwiastki ciężkie i ich przemiana pokoleń jest znacznie szybsza. Zatem przy obecnych gwiazdach 3-4-5 pokolenia mamy już dużo budulca, by powstawały planety, a te powstają przy wyrzucie pierścienia materii z coraz szybciej roptującej gwiazdy. Gwiazda wraz z pierwiastkami ciężkimi pozbywa się również części litu, a ten który zostaje, też spalany jest w hel. Tymczasem te gwiazdy 3-5 pokolenia, które z jakichś powodów nie posiadają planet, mają w swym wnętrzu cały arsenał pierwiasytków ciężkich, w tym również lit.
szpieg z krainy deszczowców
Zaraz, zaraz — Pierwsze gwiazdy (tzw. III populacja), które uformowały się po Wielkim Wybuchu i składały się niemal wyłącznie z H i He (litu i kilku cięższych pierwiastków miały garść), świeciły jasno, żyły krótko i nie ma ich już od dawna! Bardzo ubogie w metale (=wszystko cięższe od He) czerwone karły mogą się plasować w II populacji, ale małe gwiazdy też miewają planety i to wcale nie tak rzadko. A o ile mi wiadomo, to planety powstają raczej z tego czego gwiazda nie pochłonie, a nie z tego co wyrzuci…