Zvětšit obrázek

Stopování lithia-6. Kredit: Karin Lind, Davide De Martin.

Když se rozžehnul náš vesmír ve Velkém třesku, tak v jeho prvních okamžicích proběhla primordiální nukleosyntéza, známá též jako Nukleosyntéza Velkého třesku. Astrofyzici předpokládají, že během tohoto procesu vznikla atomová jádra mohutnější, než nejlehčí izotop vodíku: těžší izotop vodíku H-2 čili deuterium, izotopy helia He-3 a He-4, izotopy lithia Li-6 a Li-7. Spolu s nimi vznikala i méně stabilní či radioaktivní jádra, po nichž se pak časem slehla zem: těžký vodík tritium H-3, berylium Be-7 a Be-8.

Zvětšit obrázek

Karin Lind. Kredit: Max Planck Institute for Astrophysics.

Teorie Nukleosyntézy Velkého třesku poskytuje velmi precizní předpovědi množství deuteria, helia-3, helia-4, lithia-6 a lithia-7, tak jak měly být uvařeny při Velkém třesku. Potíž je v tom, že předpovědi pro lithium nesedí na pozorování. Ve skutečnosti je to letitý tíživý problém astrofyziky. Dlouho se ukazovalo, že v nejstarších hvězdách Mléčné dráhy je asi dvěstěkrát víc lithia Li-6 a zároveň tři až pětkrát méně Li-7, než kolik předpovídají rovnice kolem Nukleosyntézy Velkého třesku. Zainteresované odborníky to nesmírně dráždí a utápějí žal v hledání exotické fyziky a zvláštních mechanismů, které by zacelily ránu způsobenou lithiem. Teď se ale situace změnila.

Zvětšit obrázek

Keckova observatoř. Kredit: SiOwl, Wikimedia Commons.

Karin Lind z University v Cambridge a její kolegové přišli s tím, že desítky let staré představy o lithiu stojí na nepříliš spolehlivých datech a také na nevhodně zjednodušujících analýzách, což prý dohromady zkreslilo pozorování a odhady množství izotopů lithia. Použili k tomu pozorování prastarých hvězd desetimetrovým teleskopem Observatoře W.M. Kecka na havajské hoře Mauna Kea a také nejnovější modely atmosféry takových hvězd. Nakonec dospěli k závěru, že mezi předpovědí a skutečným množstvím lithia-6 a lithia-7 vlastně není žádný rozpor, který by stál za řeč. Pokud se vše potvrdí, tak byl pořádek ve Velkém třesku opět obnoven, alespoň v této záležitosti.

Pavel Bakala. Kredit: Ústav fyziky, SLU.

Podle všeho to byl opravdu husarský kousek. Přesné měřené obsahu izotopů lithia Li-6 a Li-7 na starobylých hvězdách je po všech stránkách extrémně náročné. Platí to zejména pro lithium-6, kterého bývá méně a jeho signál v datech je obvykle jen slabý. Jeho měření zvládnou jen ty největší pozemské teleskopy, jako právě desetimetrový teleskop Keckovy observatoře, který spolupracoval se zařízením HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer). I s tímto vybavením ale nezbytná pozorování jediné ze sledovaných hvězd trvala několik hodin. Lindová a spol. prohnali získaná data superpočítačovými 3D modely atmosféry sledovaných hvězd a nakonec nejspíš mohou slavit obnovení rovnováhy Síly ve věci lithia.

Podle Pavla Bakaly z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě je největší výzvou pro současnou teoretickou fyziku hledání nové, exotické fyziky za hranicemi standardního modelu, která snad propojí kvantový model mikrosvěta a obecnou relativitu,. Předpovědi parametrů nukleosyntézy v ranných stádiích vývoje vesmíru jsou dle Bakaly klíčovou součástí standardního kosmologického modelu Velkého třesku a přesná měření lithia-6 a lithia-7 tento model významně potvrzují. Opět se ukazuje, obdobně jako v částicové fyzice při nalézání Higgsova bosonu, že velká část našich současných představ o vesmíru je i kvalitativně správná. Bakala tudíž očekává,že hledání nového, sjednocujícího rámce fyziky bude přinejmenším experimentálně či observačně velmi obtížné.

Literatura

W.M. Keck Observatory News 5.6. 2013, Astronomy & Astrophysics 554: A96, Wikipedia (Big Bang nucleosynthesis).