Difficile énigme métal léger: localisation dans l'espace, tant au lithium?

De nos jours, le lithium est partout. Encore au milieu du 19ème siècle, ce doux, un métal blanc argenté a été le médicament. Les médecins ont été traités avec lui, les troubles psychiatriques comme маний. Même aujourd'hui, ce métal est utilisé comme un remède pour les troubles bipolaires. Mais pour beaucoup de gens le lithium est également devenu synonyme de piles et accumulateurs. C'est un ingrédient important, grâce auquel le fonctionnement de vos téléphones mobiles, ordinateurs portables et autres appareils portables. Avec le développement des voitures hybrides et électriques, le marché de ce métal sont juste de plus en plus; d'ici à 2025, il va tripler dans les volumes, selon Goldman Sachs.

Une Grande partie des réserves mondiales de lithium se trouve en Amérique du Sud et en grande partie dans les sédiments sous secs lacs dans les hauts plateaux de la cordillère des Andes. Mais au lithium il y avait ici beaucoup plus longtemps que toute la montagne ou même la Terre elle-même. De plus, le lithium est l'une des sources, des éléments primaires — avec de l'hydrogène et de l'hélium — qui ont émergé à la suite du Big Bang 13,8 milliards d'années.

L'Histoire de lithium de longue et de mystère. Dans la période après le Big Bang, une grande partie formé de lithium a disparu. De plus, lorsque les astronomes regardent moderne de l'Univers, ils trouvent supplémentaires lithium: environ quatre fois plus que devait apparaître à la suite du Big Bang.

Plus de dix ans, les scientifiques ont essayé de comprendre d'où vient cet excès de lithium. Et grâce à de récentes découvertes de la recherche d'un mystérieux spatiaux usines de production de lithium peut enfin se terminer.

Dans l'espace de plus de lithium, que ce qui a été créé lors du Big Bang

L'Oxygène que nous respirons et de fer dans votre sang — une majorité d'éléments dans votre corps ont été forgés dans le nucléaire fours les étoiles. Comme l'a dit l'astronome Carl Sagan, «nous sommes faits de l'étoilé de la matière».

Et tout de même des éléments plus lourd, comme le titane, qui est souvent utilisé dans le vélo, exigent quelque chose de plus mauvais. La plupart d'entre eux ont été produits dans les réactions nucléaires lors d'explosivité, de la destruction massive des étoiles. Certains métaux tels que l'or, peut-être, étaient nés dans les forces de collisions des étoiles à neutrons, сверхплотных cœurs morts étoiles.

Mais les éléments de base ont été faites dans les trois premières minutes après le Big Bang. Le début de l'Univers a été chaud soupe de plasma, et pendant le refroidissement et l'expansion elle коагулировала principalement sous la forme d'atomes d'hydrogène et d'hélium, les deux plus simples et les plus courantes des éléments du noyau qui se composent d'un et de deux protons en conséquence.

Une Grande Explosion a également produit des traces sévère de la version de l'hydrogène — deutérium dont le noyau est responsable d'un neutron au lieu d'un seul proton — et la plus légère de la version de l'hélium, le noyau est composé d'un neutron, mais pas les deux. Également une Grande Explosion a laissé derrière lui de petites quantités de lithium.

C'est tout. Trois minutes plus tard, l'Univers est trop refroidi, pour se formèrent d'autres éléments.

Et bien il est passé de 13,8 milliards d'années, les scientifiques est bien de représenter et de comprendre les réactions nucléaires qui ont produit ces premiers éléments. Les satellites comme WMAP et Planck ont réalisé des mesures précises du début de l'Univers et ont permis aux scientifiques de calculer exactement combien doit être produite chaque élément et de l'isotope.

Certains métaux pourraient naître dans le processus de collisions d'étoiles à neutrons

Mais quand les scientifiques comparent leurs calculs avec ceux qui regardent de loin pas tous les matchs. «Deutérium dans l'ordre. L'hélium est trop», dit Brian Fields, un astrophysicien de l'Université de l'Illinois aux états-UNIS. «Seulement lithium distrayant».

La demande est très forte. Le lithium est trois fois plus que ce qu'elle devrait être, et cet écart est appelé le «problème de la primaire au lithium». Pour la première fois, manquant de lithium cosmologues remarqué il y a 20 ans et depuis tentent de trouver une explication.

Peut-être que les savants supposent, des processus inconnus à l'intérieur des étoiles détruit l'ancienne batterie au lithium. Ou l'explication peut inclure une toute nouvelle physique. Par exemple, les interactions avec la matière noire, l'inconnu de la substance, qui est un quart de l'espace, d'une certaine manière à détruire le lithium dans le début de l'Univers.

Et bien que dans les premières époques, il semble au lithium manquait contemporain dans l'espace, même trop. Les astronomes ont découvert relativement abondante quantité de lithium à la surface de jeunes étoiles qui se sont formées récemment, ainsi que dans quelques dans le système Solaire. Il y a environ quatre fois plus de lithium, que ce qui était produit à la suite du Big Bang dans la galaxie de ses насобиралось se 150 masses solaires.

Il Doit y avoir quelque chose qui a produit cet excès de lithium et disperse dans l'espace, où il est devenu progressivement inclus dans naissante du système Solaire et des milliards d'années plus tard, dans la batterie de votre téléphone portable. La seule question est qui?

la matière noire reste mystérieux

L'Une des options les rayons cosmiques: высокоэнергетические des particules, la plupart des protons, qui imprègnent l'espace. Au cours de ce processus, les rayons cosmiques peuvent faire face à errantes des atomes, par exemple, de l'oxygène. C'est un choc détruit l'atome d'oxygène en morceaux, en le transformant dans un flux de petits éléments, y compris et de lithium.

Bien que ce processus sont susceptibles de se produire à travers la galaxie, comme le dit Fields, les calculs montrent que ces collisions peuvent expliquer non plus de 20% observée au lithium. Un autre 20%, vous pouvez l'associer avec une Grande Explosion. 60% reste sans explication.

Une Partie de ces 60% peut provenir d'un certaintype d'étoiles, qui sont appelés la branche asymptotique des géants (SEP). Ce sont les étoiles de la petite et de la moyenne de la masse — pas plus de 10 — solaires- qui est déjà presque leur totalité. Les réactions nucléaires à l'intérieur de ces étoiles produisent au lithium, qui peut ensuite remonter à la surface. Difficile de savoir juste combien de lithium est éjecté et se propage à travers la galaxie.

Et il ya encore des explosions stellaires, qui sont appelés les nouveaux. À la différence de supernovae, les plus importants et les plus puissants analogues, les nouvelles ne sont pas le résultat direct de décès d'étoiles. Ces plus modérée des explosions se produisent sur la surface de white dwarf, le petit cadavre de l'étoile de type Solaire.

Deux denses blanc nain

Si le nain blanc est sur l'orbite d'une autre étoile, la gravité de white dwarf peut retirer de l'hydrogène et d'autres matériaux de votre partenaire. Le matériau des couches s'accumulent sur la surface de white dwarf. Cela provoque une augmentation de la température et de la pression qui finit par provoquer la fusion nucléaire et les réactions nucléaires qui produisent de lithium.

La fusion Nucléaire augmente la température, ce qui conduit à un plus grand nombre de réactions thermonucléaires. Très bientôt, le matériau des couches explosent sur la Terre voient comme une brillante étoile: une super-nova.

Dans la suite de l'explosion de matériel — y compris la batterie lithium — éjectés dans l'espace avec une vitesse de plusieurs milliers de kilomètres par seconde. Par conséquent, les nouvelles de mieux s'appliquent matériel, que les étoiles AOÛ dit Luca Иццо, astronome à l'Institut d'astrophysique d'Andalousie en Espagne.

Depuis de nombreuses années, les astronomes ont tenté de déterminer laquelle de ces trois processus — les rayons cosmiques, les étoiles AOÛ ou de nouvelles étoiles, peut produire une grande partie de lithium. «Nous savons que chacun de ces processus peut certainement produire du lithium», dit-Fields. «La question s'ils produisent même ou un emporte? La controverse sur ce sujet est en cours depuis très longtemps».

En Parlant de nouvelles, les scientifiques ont pensé à eux comme possibles les usines de lithium environ 40 ans. Dans le milieu des années 1990 ont été effectués les calculs exacts, qui ont soutenu cette hypothèse, mais elle reste purement théorique, n'est pas confirmée par les observations. Beaucoup d'années, personne ne pouvait voir la production de lithium avec l'aide de la nouvelle star. Mais au début de l'année 2015, il a changé.

Armé de nouvelles avancées, outils et méthodes, deux équipes d'astronomes au Japon et en Europe, enfin, trouvé le lithium dans les nouvelles. Cette découverte n'est pas seulement confirmé que les nouveaux produisent vraiment lithium, mais qu'elles le font très rapidement — peut-être suffisante pour expliquer avec leur aide, la plus grande partie de la galaxie de lithium.

Résultat, quand je l'ai vu, tout à fait surprenante», dit Sumner Старфилд, un astrophysicien de l'Université d'Arizona, l'un des premiers qui ont commencé à explorer le potentiel de la production de lithium dans les nouvelles à la fin des années 1970.

Et voici en 2015, le groupe, sous la direction de Akito Тадзицу de l'observatoire astronomique National du Japon a trouvé béryllium dans une nouvelle étoile. C'était un signe certain que les nouveaux produisent au lithium, comme le béryllium se décompose c'est sur le lithium.

Après quelques mois Иццо et son équipe ont publié une étude dans laquelle directement découvert le lithium dans une autre nouvelle. Au début de l'année 2016, le groupe Тадзицу a ouvert béryllium dans deux étoiles (l'un d'eux s'appelait V5668). La même année, Иццо avec des chercheurs sous la direction de Paolo Моларо de l'observatoire Astronomique de Trieste en Italie a confirmé la détection de béryllium dans V5668.

C'Est dans un total de quatre étoiles avec les signes de la production de lithium, dont l'un a été confirmée par deux équipes indépendantes. «Les experts de la spectroscopie également obtenu des résultats similaires», explique Jordi José, un astrophysicien de l'université Technique de Catalogne en Espagne. «C'est déjà quelque chose dit oui».

«Ils ont réussi à saisir une nouvelle dans le processus de travail immédiatement après l'attentat, et ils ont pu mesurer le matériel qui a été jeté dehors», dit-Fields. «Des tonnes de lithium».

En fait, dit La Иццо, la nouvelle star, qui a observé son équipe, produit tant de lithium que les deux analogues de nouveaux par an a pu créer toute observé dans la galaxie du lithium. Cette évaluation préliminaire, et les astronomes doivent explorer d'autres nouvelles des étoiles, afin de clarifier et de confirmer la mesure.

Toutefois, les données sont bénéfiques. «Grâce à ces mesures, nous commençons à sonder la vérité», dit-Fields. Les scientifiques comme Старфилда et José, les théoriciens, qui a des dizaines d'années de faim sans données, planification maintenant pour refaire vos calculs et modèles et de les comparer avec de nouvelles observations. «Maintenant, le jeu a commencé», dit José.

Ensuite, les scientifiques seront en mesure de confirmer les modèles actuels de nouvelles et de déterminer exactement combien de lithium ils éclatent. En se basant sur les modèles précédents, les scientifiques comme José estiment que les nouveaux peuvent couvrir jusqu'à la moitié de lithium, n'est pas produite par une Grande Explosion. Mais avec de nouvelles observations, dit-il, de nouvelles peuvent produire jusqu'à 80% secondaire au lithium.

Pour être clair, ces travaux ne résolvent pas le problème de la primaire au lithium — énigme, pourquoi au début de l'Univers il y avait si peu de ce métal. Mais de nouvelles découvertes sont à venir.

«Comme nous avons maintenant une meilleure compréhension de processus secondaires de la production de lithium — vivants et les morts étoiles font — cela nous aide à démêler l'histoire de lithium dans notre galaxie, combien il était né et à quel moment, à l'image de l'acier ajoutés les dernières sources de lithium», dit Fields.

Les Scientifiques espèrent découvrir l'histoire complète de cette humble en métal, sansqui ne peuvent pas être de nos technologies. Il suffit de penser: un long chemin avec de l'hydrogène et de l'oxygène, passé ce léger comme une plume et un tel important pour nous de métal.