Il problema cosmologico del litio è la discrepanza tra l’abbondanza osservata di litio nell’universo e la quantità di litio prevista dal modello standard della nucleosintesi del Big Bang (BBN). Il modello BBN prevede che l’abbondanza di litio primordiale dovrebbe essere di circa 7,5 parti per miliardo (ppb), mentre le osservazioni di stelle povere di metalli, che si pensa si siano formate poco dopo il Big Bang, mostrano un’abbondanza di litio di soli 3 ppb circa.
Esistono numerose possibili spiegazioni per il problema cosmologico del litio. Una possibilità è che il modello BBN sia errato e che l’abbondanza di litio primordiale fosse in realtà inferiore al previsto. Un’altra possibilità è che parte del litio prodotto nel Big Bang sia stato distrutto da processi successivi, come l’evoluzione stellare o le interazioni con la materia oscura.
Una terza possibilità è che l’abbondanza di litio nelle stelle povere di metalli non sia così bassa come sembra. Ciò potrebbe essere dovuto a una serie di fattori, come gli effetti della rotazione stellare o dei campi magnetici, o la presenza di compagni binari invisibili.
Studi recenti hanno suggerito che il problema cosmologico del litio potrebbe essere risolto se l’abbondanza di litio nelle stelle povere di metalli venisse rivista al rialzo. Ad esempio, uno studio di Asplund et al. (2016) hanno scoperto che l’abbondanza di litio in un campione di stelle povere di metalli era di circa 4,2 ppb, che è significativamente superiore al valore precedentemente accettato di 3 ppb.
Se l’abbondanza di litio nelle stelle povere di metalli fosse effettivamente più elevata di quanto si pensasse in precedenza, ciò potrebbe fornire una soluzione al problema cosmologico del litio. Ciò significherebbe che il modello BBN è corretto e che il litio prodotto nel Big Bang non è stato distrutto dai processi successivi.
Tuttavia, è importante notare che l’abbondanza di litio nelle stelle povere di metalli è ancora oggetto di dibattito. Sono necessari ulteriori studi per confermare i risultati di Asplund et al. (2016) e per determinare se il problema cosmologico del litio può essere risolto.
Una delle possibili soluzioni al problema cosmologico del litio è che parte del litio prodotto nel Big Bang sia stato distrutto dall’evoluzione stellare. Quando le stelle bruciano idrogeno, producono litio come sottoprodotto. Tuttavia, man mano che le stelle si evolvono, distruggono anche il litio attraverso un processo chiamato "combustione del Li".
La velocità con cui le stelle distruggono il litio dipende da una serie di fattori, come la massa della stella e la sua metallicità. Le stelle più massicce distruggono il litio più rapidamente delle stelle meno massicce, e le stelle con musicalità più elevate distruggono il litio più rapidamente delle stelle con musicalità inferiori.
Come risultato dell’evoluzione stellare, l’abbondanza di litio nell’universo diminuisce nel tempo. Ciò significa che le stelle più antiche dell’universo hanno le abbondanze di litio più basse.
Gli effetti della rotazione stellare e dei campi magnetici possono anche influenzare l’abbondanza di litio nelle stelle. La rotazione e i campi magnetici possono creare zone di mescolamento nelle stelle, che possono trasportare il litio dalla superficie della stella all’interno, dove può essere distrutto.
Come risultato della rotazione e dei campi magnetici, l’abbondanza di litio nelle stelle diminuisce con l’aumentare della velocità di rotazione e dell’intensità del campo magnetico. Ciò significa che le stelle più giovani e che ruotano più rapidamente hanno le abbondanze di litio più basse.
La presenza di compagni binari invisibili può anche influenzare l’abbondanza di litio nelle stelle. Le stelle binarie possono interagire tra loro attraverso le forze di marea, che possono far sì che le stelle si scambino di massa. Se una delle stelle in un sistema binario è una stella ricca di litio, il trasferimento di massa da questa stella all'altra stella può aumentare l'abbondanza di litio dell'altra stella.
Come risultato della presenza di compagne binarie invisibili, l’abbondanza di litio nelle stelle può essere maggiore del previsto. Ciò significa che il problema cosmologico del litio potrebbe essere risolto se una frazione significativa di stelle povere di metalli avesse compagni binari invisibili.
Il problema cosmologico del litio è un problema complesso che non è ancora completamente compreso. Esistono diverse possibili soluzioni al problema ed è probabile che la vera soluzione implichi una combinazione di fattori. Sono necessari ulteriori studi per determinare la causa esatta del problema cosmologico del litio e per trovare una soluzione che sia coerente con tutti i dati osservativi.
