Со временем концентрация лития в звёздах, как правило, снижается. Однако астрономы уже давно наблюдают старые звёзды, демонстрирующие высокое содержание этого элемента. Недавно обнаруженная звезда превзошла все предыдущие по данному показателю. Существующие теоретические модели не позволяют объяснить её химический состав.
С возрастом концентрация лития в фотосфере звезд, то есть в нижнем слое атмосферы, уменьшается. У маломассивных звезд этот процесс начинается еще до того, как они достигают главной последовательности и начинают генерировать энергию за счет термоядерных реакций. При этом скорость снижения содержания лития не может быть объяснена обычным изменением звезды с течением времени. Вероятно, существенное влияние оказывают внутренние гидродинамические процессы.
В целом, астрономы предполагают, что в маломассивных красных гигантах содержание лития должно быть невысоким. Особенно удивительно поведение зрелых звезд, которым удается сохранять значительное количество этого элемента.
Первые свидетельства необычайно высокого содержания лития в красных гигантах появились в 1980-х годах. Выявление лития в холодных звездах – задача относительно несложная, поэтому за годы наблюдений собрано значительное количество информации. По оценкам, с повышенным содержанием этого элемента сталкиваются у одного-двух процентов красных гигантов.
На текущий момент известно около 150 гигантских звезд с высоким содержанием лития. Приблизительно 20 из них классифицируются как суперлитиевые звезды, характеризующиеся относительно высоким содержанием металла – более 3,3. Содержание этого металла превысило отметку в 4 у небольшого числа таких звезд.
Астрономы из Флоридского университета в США идентифицировали в гало Млечного Пути красного гиганта J0524-0336, демонстрирующего содержание лития на уровне 5,62. Этот показатель делает его самой богатой литием звездой, зафиксированной на данный момент. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
В ходе обзора, направленного на поиск старых звезд Галактики, была обнаружена звезда. Гигант J0524-0336 находится на заключительных этапах эволюции и демонстрирует признаки нестабильности. Он значительно превосходит по размерам и яркости звезды своего класса. По мнению авторов исследования, его масса составляет около 0,8 солнечной, что типично для гигантов на данной стадии развития. В настоящее время его размеры примерно в 30 раз превышают размеры Солнца.
«Анализ J0524-0336 показал, что содержание лития в ней превышает аналогичный показатель у Солнца на современном этапе развития в 100 тысяч раз. Объяснить такое обилие лития с помощью существующих моделей эволюции звезд достаточно сложно. Вероятно, существует альтернативный механизм, отвечающий за образование или удержание лития», — объяснила Рана Эззеддин – астроном, работающий во Флоридском университете.
Существуют различные способы, объясняющие высокое содержание лития в красных гигантах. Эти способы принято делить на внешние и внутренние. В рамках нового научного исследования ученые проанализировали все имеющиеся гипотезы, принимая во внимание характеристики объекта J0524-0336.
К внешним факторам относятся поглощение планеты и ее взаимодействие со звездой-компаньоном. Для объяснения высокой концентрации лития, планета должна была изначально содержать аномально большое количество этого металла. Более того, согласно существующим моделям, формирование планет у звезд такого типа представляется маловероятным. Что касается звезды-компаньона, ситуация здесь сложнее. Анализ движения гиганта J0524-0336 показывает отсутствие у него ближайшей планеты, однако быстрое вращение может свидетельствовать о недавнем взаимодействии с другим небесным телом.
Внутренние процессы понять труднее. Согласно теории и результатам наблюдений, на определенном этапе развития и при наличии благоприятных условий красные гиганты потенциально способны генерировать литий. Для этого в звёздах необходимо интенсивное «перемешивание» вещества. Механизмы, лежащие в основе этого процесса, пока остаются не до конца понятными для астрономов.
Существование временной литиевой оболочки может объяснить чрезвычайно высокое содержание лития. Возможно, это ранее неизученная стадия эволюции красных гигантов, предшествующая периоду стабильного производства лития. По предварительным оценкам, этот этап может продолжаться в течение примерно 20 тысяч лет. Данную гипотетическую фазу называют литиевой вспышкой ( lithium flash). Авторы новой статьи высказали предположение о том, что J0524-0336 подвергается воздействию подобного рода явления».
«Обнаружение скопления пыли в околозвездном диске или кольца обломков и материи, выброшенной из звезды, позволит сделать вывод о том, что звезда потеряла массу, вероятно, в результате взаимодействия с другим небесным телом. Если же такой диск не будет найден, это позволит предположить, что обогащение литием произошло в результате процесса, происходящего внутри звезды, и пока не известного науке. По словам Раны Эззеддин, ученые намерены продолжить наблюдение за звездой.