Нещодавнє відкриття астрофізиків похитнуло традиційне уявлення про ранніх етапах еволюції Всесвіту. Згідно з останнім, після Великого вибуху утворилася суміш водню, в якій є дещиця гелію і зовсім небагато літію. Але от учені виявили зірку першого покоління, під зав'язку набитий цим елементом. Звідки ж він там узявся?

Кульове зоряне скупчення - одне з найкрасивіших видовищ, які можна побачити за допомогою телескопа. Сферичне хмара виблискують діамантами зірок на чорному оксамиті космічних глибин вважається довгожителем Всесвіту. Навколо Чумацького Шляху по своїх траєкторіях рухаються більше 150-ти цих чудових об'єктів, і зірки в них теж самі старі, вони народилися задовго до нашого Сонця!

Ближче за інших до Сонячній системі розташоване кулясте скупчення Мессьє 4 - до нього 7 200 світлових років. Вважають, що зірки в ньому вдвічі старше Сонця. І одне з світил скупчення, система PSR B1620-26, яку нещодавно знайшли екзопланети, може вважатися патріархом, оскільки її вік обчислюється 13-ма мільярдами років! Чим же відзначені зірки, що народилися на зорі Всесвіту? Їх особливості дуже важливі, оскільки вони існували довше всіх інших світил...

Вчені Європейської південної обсерваторії, об'єднані у колективному проекті 15 країн Європи, з допомогою потужного телескопа з адаптивною оптикою, який носить назву Дуже великого телескопа, виявили незвичайний склад у найдавніших зірок за їх спектральними характеристиками. Ці перші зажевріли у Всесвіті світила з'явилися через 0,7-1,5 мільярда років від початку часів, що прийнято називати Великим вибухом.

З цього випливає, що у них має бути дуже низька металлічность, оскільки левова частка спочатку виникла матерії - найбільш легкі елементи, переважно водень. Так прийнято вважати, хоча є й інші припущення. Саме нові експериментальні дослідження повинні внести ясність у початкові процеси формування зірок з праматерії після Великого вибуху.

Спектральні дослідження зірок у кульовому скупченні Мессьє 4 дозволяють підтвердити ортодоксальну точку зору (перевага легких елементів на початку життя Всесвіту), так і припустити можливість іншого формування елементного складу першоматерії Всесвіту. Дійсно, більшість зірок в Месьє 4 складаються з легких елементів. Але одна зірочка під номером 37934, карлик, висунула таку кількість літію - 2,87 відсотка, що вразила фахівців.

За теоретичним припущенням, літій обов'язково повинен був зникнути за таку довготривалу життя світила. Це демонструють всі численні сусіди карлика №37934. Раніше ніде у Всесвіті нічого подібного не спостерігали.

Згідно з припущеннями про долю літію у зірок кульових скупчень, він повинен був дифундувати всередину небесного тіла, будучи порівняно важким елементом. Але єдине експериментальне виявлення аномального за вмістом літію об'єкта-карлика штовхає на пошуки іншого рішення еволюції такої зірки.

Отже, в одному з самих пересічних тел кульового скупчення літію виявилося дуже багато. Очевидно, що воно або зберегла первісний літій (тоді потрібні корективи до теорії еволюції зірок), або збагатилося свіжим літієм, доповнив його запас на зірці. Теоретично таке можливо (якщо поруч був компаньйон, у якого запас цього металу досить великий), але така ситуація надзвичайно екзотична, і обгрунтувати її важко. На тлі величезної кількості однакових зірок подібна аномалія практично неймовірна.

Теорія Великого вибуху формулює такі уявлення про перших секундах народження Всесвіту: поява самих легких субатомних частинок, суміші переважно з водню, малої дещиці гелію і зовсім малою - літію. Однак, протиріччя на сьогоднішній день полягає в тому, що, за модельними розрахунками, літію повинно бути більше, ніж виявляється в навколишньому космічному просторі Всесвіту. Спектральні спостереження досить точні, і списати розбіжність на помилки вимірювань неможливо. Куди ж подівся літій або які похибки в теорії?

Можливо, літій "потонув" в глибинах зірок, і його просто не видно в спостереженнях. Це частково підтвердилося при дослідженні атмосфер старих зірок на околицях Чумацького Шляху. Ці зірки знаходяться далеко від ядра Галактики, де літій може напрацьовуватися в процесах синтезу, і повинна зберігатися первісна концентрація літію. Виявлена величина дорівнює однієї третини від модельної величини.

Крістофер Хок з Університету Нотр-Дам (штат Індіана, США) і його співавтори перевірили наявність літію за даними про Малому Магеллановій Хмарі, галактика-супутник Чумацького Шляху. Фахівці проаналізували компоненти міжзоряного газу в цій галактиці, оскільки в газовому середовищі літій виразно виявляється - йому тут просто не в ніж тонути.

За спостереженнями Дуже великого телескопа Європейської південної обсерваторії астрономи виявили саме ту кількість літію, яке передбачене моделлю Великого вибуху, про це була опублікована робота в журналі Nature. Це теж не закриває складне питання наявності літію у Всесвіті. Цей легкий елемент постійно виникає у Всесвіті, а наднові вибухами розподіляють його по Метагалактиці, як і всі інші елементи, синтезовані в термоядерних процесах.

Нові результати, за словами Крістофера Хока, лише посилили літієву загадку: "Говорити про вирішення цієї проблеми можна тільки в тому випадку, якщо з часів Великого вибуху ніяких змін у кількості наявного літію не відбувалося". І це тільки в застосуванні до масштабів Малої Магелланової Хмари!

Дивно те обставина, що за 12-13 мільярдів років термоядерного синтезу створені трансуранові важкі елементи, усе розмаїття елементів таблиці Менделєєва, які роблять можливим життя на Землі, а концентрацію літію пояснити не вдається.

Тим більше, що в новій роботі Мігеля Пато з Мюнхенського технічного університету (Німеччина) і Фабіо Йокко зі Стокгольмського університету (Швеція) показано, що не тільки надмасивні чорні дірки в ядрах галактик, але і звичайні численні чорні діри зоряного походження повинні генерувати літій у своїх аккреційних дисках досить інтенсивно. Тобто практично кожен микроквазар (система чорної діри і аккреционного диска) повинен виробляти тонни цього металу.

Ще одне припущення Крістофера Хока постулює наявність якихось екзотичних з фізичної точки зору реакцій відразу після Великого вибуху, у яких замішана темна матерія, яка придушувала освіта літію. Це могло б пояснити більшу кількість літію в Малому Магеллановій Хмарі, ніж в нашій Галактиці. Перевірити цю ідею Хок має намір у подальшому вивченні Малої Магелланової Хмари. Важка загадка легкого літію поки далека від остаточного рішення.