Lithium is voornamelijk afkomstig van nova’s

Nova explosie
Artist impression van een dubbelstersysteem dat lijkt op het systeem van nova Sagittarii 2015 N.2. credit: David A. Hardy

Lithium is het lichtste vaste element dat er bestaat. Het speelt een belangrijke rol in ons leven, zowel biologisch als technologisch. Net zoals het overgrote deel van de chemische elementen komt lithium vrij bij astronomische fenomenen maar het precieze ontstaan was tot nu toe onduidelijk. Onlangs detecteerde een groep onderzoekers enorme hoeveelheden beryllium-7 in de nova Sagittarii 2015 N.2. Beryllium-7 vervalt met een halfwaardetijd van 53,2 dagen naar lithium. De ontdekking van deze grote hoeveelheid beryllium-7 suggereert dat novae de belangrijkste bron van lithium in het heelal zijn.

Nagenoeg alle elementen hebben een astronomische oorsprong. Een eerste geboortegolf aan elementen vond plaats kort na de Oerknal (tussen 10 seconden en 20 minuten na de Oerknal). Toen ontstonden de lichte elementen zoals waterstof (75%), helium (25%) en een hele kleine hoeveelheid lithium en beryllium.

De andere elementen zijn ontstaan in sterren, of als gevolg van kernfusie van andere elementen in de kern van sterren. Deze kernfusie begint met de fusie van waterstof in helium waarbij ook zwaardere elementen ontstaan tot aan ijzer toe. Of door processen als explosies van supernovae en de reacties in de atmosfeer van gigantische sterren waar, onder andere, elementen als goud, lood en koper worden geproduceerd. Deze elementen worden tot op de dag van vandaag gerecycled in nieuwe sterren en planeten.

Lithium was echter een probleem. Het was bekend dat 25% van het bestaande lithium afkomstig is van de oorspronkelijke nucleosynthese kort na de oerknal maar de herkomst van de overige 75% was onbekend, aldus het onderzoeksteam.

De oplossing voor het lithium geheim

De oplossing voor de puzzel van de oorsprong van lithium ligt, volgens dit onderzoek, bij novae. Novae zijn explosieve fenomenen die plaatsvinden in dubbelstersystemen waarbij één van de sterren een witte dwerg is. Deze witte dwerg kan materiaal van zijn buur ster afsnoepen waarbij zich een laag van waterstof aan het oppervlak verzameld die als die een bepaalde dichtheid bereikt een gigantische explosie kan veroorzaken, de nova, waarbij de helderheid van de ster meteen factor 100.000 kan toenemen. Na een paar weken stabiliseert het systeem zich en begint het proces opnieuw,

De onderzoekers bestudeerden nova Sagittaruu N.2 (ook bekend als V5668 Sgr). Deze nova werd op 15 maart 2015 ontdekt en bleef gedurende meer dan 8 dagen zichtbaar. De waarnemingen werden gedaan met de UVES van de Very Large Telescope (VLT) van de ESO. Er werd gedurende 20 dagen waargenomen en dat maakte het mogelijk om het verloop van het beryllium-7 signaal in de nova te volgen en de aanwezige hoeveelheid er van te berekenen.

Beryllium-7 is een instabiel isotoop dat met een halfwaardetijd van 53,2 dagen vervalt in lithium. De aanwezigheid van beryllium-7 is dus een ondubbelzinnig bewijs voor het voorkomen van lithium.

Het voorkomen van beryliium-7 was al eerder aangetoond in andere novae maar het bepalen van de hoeveelheid lithium die uiteindelijk wordt geproduceerd uit beryllium-7 in nova Sagittarii 2015 N,2 kwam echter als een volslagen verrassing.

Bij de nova ontstaat tien keer meer lithium dan onze Zon er in onze Zon aanwezig is. Uitgaande van de hoeveelheid geproduceerd in nova Sagittarii 2015 N.2 zijn twee andere novae per jaar voldoende voor het verklaren van alle aanwezige lithium in ons sterrenstelsel. De onderzoekers concluderen hieruit dat novae de voornaamste bron van lithium zijn in het heelal.

 

Eerste publicatie: 6 november 2016
Bron: spacedaily.com

Referentie: P. Molaro, L. Izzo et al. “Highly Enriched 7Be in the ejecta of Nova Sagittarii 2015 No. 2 (V5668 Sgr) and the Galactic 7Li origin”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 463