우주적 리튬 문제는 우주에서 관찰 된 리튬의 풍부함과 표준 빅뱅 핵 합성 (BBN) 모델에 의해 예측되는 리튬의 양 사이의 불일치이다. BBN 모델은 원시 리튬 풍부가 약 7.5 부 (PPB) 여야한다고 예측하는 반면, 빅뱅 직후에 형성된 것으로 생각되는 금속 가난한 별의 관찰은 약 3 PPB의 리튬 풍부도를 보여줍니다.
우주적 리튬 문제에 대한 여러 가지 가능한 설명이 있습니다. 한 가지 가능성은 BBN 모델이 잘못되었고 원시 리튬 풍부도가 실제로 예측 된 것보다 낮았다는 것입니다. 또 다른 가능성은 빅뱅에서 생산 된 리튬 중 일부가 항성 진화 또는 암흑 물질과의 상호 작용과 같은 후속 프로세스에 의해 파괴되었을 것입니다.
세 번째 가능성은 금속 가루가 많은 별의 리튬 풍부도가 나타나는 것만 큼 낮지 않을 것입니다. 이것은 항성 회전 또는 자기장의 효과 또는 보이지 않는 이진 동반자의 존재와 같은 여러 가지 요인 때문일 수 있습니다.
최근의 연구에 따르면 금속 가난한 별의 리튬 풍부도가 위쪽으로 수정되면 우주적 리튬 문제가 해결 될 수 있다고 제안했습니다. 예를 들어, Asplund et al. (2016)은 금속 플로어 스타 샘플의 리튬 풍부도는 약 4.2 ppb이며, 이는 이전에 허용 된 3 ppb의 값보다 상당히 높다는 것을 발견했다.
금속 가난한 별의 리튬 풍부도가 이전에 생각했던 것보다 높으면 우주적 리튬 문제에 대한 해결책을 제공 할 수 있습니다. 이것은 BBN 모델이 정확하고 빅뱅에서 생산 된 리튬이 후속 프로세스에 의해 파괴되지 않았 음을 의미합니다.
그러나 금속 가난한 별의 리튬 풍부도는 여전히 논쟁의 여지가 있다는 점에 주목하는 것이 중요합니다. Asplund et al.의 결과를 확인하기위한 추가 연구가 필요하다. (2016) 및 우주적 리튬 문제를 해결할 수 있는지 여부를 결정합니다.
항성 진화 및 리튬 고갈
우주 리튬 문제에 대한 가능한 해결책 중 하나는 빅뱅에서 생산 된 리튬 중 일부가 별의 진화에 의해 파괴되었다는 것입니다. 별이 수소를 태울 때, 그들은 부산물로 리튬을 생성합니다. 그러나 별이 진화함에 따라 "Li-Burning"이라는 과정을 통해 리튬을 파괴합니다.
별이 리튬을 파괴하는 속도는 별의 질량 및 금속성과 같은 여러 가지 요인에 달려 있습니다. 더 거대한 별은 덜 거대한 별보다 리튬을 더 빨리 파괴하고, 금속성이 높은 별은 더 낮은 금속성을 가진 별보다 리튬을 더 빨리 파괴합니다.
별 진화의 결과로 우주의 리튬 풍부도는 시간이 지남에 따라 감소합니다. 이것은 우주에서 가장 오래된 별들이 가장 낮은 리튬 풍부함을 가지고 있음을 의미합니다.
회전 및 자기장의 효과
항성 회전 및 자기장의 효과는 별의 리튬 풍부도에도 영향을 줄 수 있습니다. 회전과 자기장은 별에서 혼합 구역을 만들 수 있으며, 이는 별 표면에서 내부로 리튬을 전달할 수 있으며, 이곳에서 파괴 될 수 있습니다.
회전 및 자기장의 결과로, 별의 리튬 풍부도는 회전 속도와 자기장 강도가 증가함에 따라 감소합니다. 이것은 가장 젊고 가장 빠르게 회전하는 별이 가장 낮은 리튬 풍부함을 가지고 있음을 의미합니다.
보이지 않는 이진 동반자의 존재
보이지 않는 이진 동반자의 존재는 또한 별의 리튬 풍부에 영향을 줄 수 있습니다. 이진 별은 조력을 통해 서로 상호 작용할 수있어 별이 질량을 교환 할 수 있습니다. 이진 시스템의 별 중 하나가 리튬이 풍부한 별인 경우,이 별에서 다른별로 질량을 전달하면 다른 별의 리튬 풍부도가 높아질 수 있습니다.
보이지 않는 이진 동반자의 존재의 결과로, 별의 리튬 풍부도는 예상보다 높을 수 있습니다. 이는 금속이 부족한 별의 상당 부분이 보이지 않는 이진 동반자를 갖는 경우 우주적 리튬 문제가 해결 될 수 있음을 의미합니다.
결론
우주적 리튬 문제는 아직 완전히 이해되지 않은 복잡한 문제입니다. 문제에 대한 여러 가지 가능한 해결책이 있으며, 실제 솔루션에는 요인의 조합이 포함될 수 있습니다. 우주 리튬 문제의 정확한 원인을 결정하고 모든 관찰 데이터와 일치하는 솔루션을 찾기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.
