Forskare från Instituto de Astrofísica de Canarias (Spanien) och University of Cambridge (UK) har upptäckt litium (Li) i den antika stjärnan J0023+0307, en extremt järnfattig dvärgstjärna i huvudsekvensen cirka 9, 450 ljusår bort i den galaktiska gloria.

Studiet av de äldsta stjärnorna i Vintergatan gör att vi kan sluta oss till galaxens tidiga egenskaper, dess kemiska sammansättning, och dess monteringshistoria. Metallfattiga stjärnor är ovärderliga budbärare som bär information från tidiga epoker, och är en viktig nyckel för att förstå den ursprungliga produktionen av Li och de processer som är ansvariga för den möjliga "smältningen" av Li-platån (ett typiskt Li-överflöd av en metallfattig dvärgstjärna som är relaterad till den ursprungliga litiummängden). Alla stjärnor med låg metallicitet och låga Li-förekomster, betydligt under A(Li)~2,2, anses troligen ha påverkats av förstörelsen av Li i stjärnorna.

Nya eller dåligt uppmätta kärnreaktionsresonanser kan påverka Li-produktionen som förutspås av standard Big Bang-nukleosyntesen (SBBN). Processer som injicerar neutroner vid de relevanta temperaturerna i den ursprungliga plasman kan också förändra den ursprungliga Li-förekomsten. Dessutom, tidsvarierande fundamentala konstanter kan leda till ett signifikant lägre Li-värde. Li-observationer i stjärnor vid de lägsta metalliciteterna är särskilt viktiga för att ge en inblick i processerna för potentiell Li-utarmning i stjärnor och, i sista hand, för att fastställa om någon icke-standardiserad fysik kan ha spelat en roll under eller efter SBBN.

Stjärnor som bildades i första eller andra generationen är extremt sällsynta föremål, och endast ett fåtal är kända. Bristen på metaller i gasen som finns i minihalos, där de första stjärnorna bildades, begränsar radiativ kylning, öka jeansmassan och flytta den initiala massfunktionen till stora massor, till den grad att kanske inga lågmassastjärnor bildades i den första generationen. Denna bild har utmanats under de senaste åren av upptäckten av lågmassastjärnor som visar extremt låg metallicitet och låga mängder kol och kväve, vilket tyder på att stjärnor med låg massa kan bildas även vid så låga metalliciteter.

Ett år sedan, astronomer som använde ISIS-spektrografen vid William Herschel Telescope (WHT) upptäckte stjärnan J0023+0307, en av de mest metallfattiga stjärnorna som är kända, med ungefär en miljon gånger mindre järn än solen. J0023+0307 visar också mycket lite kol, ett viktigt element för bildandet av stjärnor med låg massa i regimen med låg metallicitet.

Ny data erhållen med UVES, en högupplöst spektrograf vid Very Large Telescope (VLT) i Paranal Observatory (Chile), avslöjade en Li-överflöd med värden som överensstämmer med den utökade Li-platån vid dessa låga metalliciteter. Dock, det förutsagda Li-överflödet från SBBN-teorin förblir en faktor tre högre än det för Li-platån.

Närvaron av Li i denna extremt järnfattiga stjärna har konsekvenser för produktionen av Li vid Big Bang, och begränsar starkt varje teori som syftar till att förklara det kosmologiska Li-problemet. Det faktum att ingen stjärna i denna stora lågmetallicitetsregim har upptäckts som visar ett Li-överflöd mellan det som antas från SBBN och Li-platån, gör denna övre gräns för Li-överflöd vid låga metalliciteter svår att förklara med förstörelse i stjärnorna, och kan stödja en lägre primordial Li-produktion, drivs av icke-standardiserade nukleosyntesprocesser.