宇宙論的リチウム問題は、宇宙で観察されたリチウムの存在量と、標準のビッグバンヌクレシンセシス（BBN）モデルによって予測されるリチウムの量との間の矛盾です。 BBNモデルは、原始リチウムの存在量が約7.5パートあたり（ppb）であると予測していますが、ビッグバンの直後に形成されたと考えられる金属製の星の観察は、約3 ppbのリチウム存在量を示しています。
宇宙のリチウム問題には、多くの可能な説明があります。 1つの可能性は、BBNモデルが正しくなく、原始リチウムの存在量が実際に予測よりも低かったことです。別の可能性は、ビッグバンで生成されたリチウムの一部が、恒星の進化や暗黒物質との相互作用など、その後のプロセスによって破壊されたことです。
3番目の可能性は、金属装飾星のリチウムの存在量が見えるほど低くないということです。これは、恒星回転や磁場の影響、または目に見えないバイナリコンパニオンの存在など、多くの要因が原因である可能性があります。
最近の研究では、金属製の星のリチウムの存在量が上方に改訂された場合、宇宙のリチウム問題が解決される可能性があることが示唆されています。たとえば、Asplundらによる研究。 （2016）金属製の星のサンプルのリチウム存在量は約4.2 ppbであり、これは以前に受け入れられた3 ppbの値よりも有意に高いことを発見しました。
金属装飾星のリチウムの存在量が実際に考えられていたよりも高い場合、これは宇宙のリチウム問題の解決策を提供する可能性があります。これは、BBNモデルが正しいことを意味し、ビッグバンで生成されたリチウムが後続のプロセスによって破壊されなかったことを意味します。
ただし、金属の乏しい星のリチウムの存在量は依然として議論の問題であることに注意することが重要です。 Asplundらの結果を確認するには、さらなる研究が必要です。 （2016）および宇宙のリチウム問題を解決できるかどうかを判断します。
星の進化とリチウムの枯渇
宇宙のリチウム問題の可能な解決策の1つは、ビッグバンで生成されたリチウムの一部が恒星の進化によって破壊されたことです。星が水素を燃やすと、副産物としてリチウムを生成します。しかし、星が進化するにつれて、「Li-Burning」と呼ばれるプロセスを通じてリチウムも破壊します。
星がリチウムを破壊する速度は、星の質量やその金属性など、多くの要因に依存します。より大きな星は、より少ない巨大な星よりも速くリチウムを破壊し、金属性が高い星は、金属性が低い星よりも早くリチウムを破壊します。
恒星の進化の結果として、宇宙のリチウムの存在量は時間とともに減少します。これは、宇宙で最も古い星がリチウムの存在量が最も少ないことを意味します。
回転と磁場の影響
恒星の回転と磁場の影響は、星のリチウムの存在量にも影響を与える可能性があります。回転と磁場は、星に混合ゾーンを作成することができ、星の表面から内部にリチウムを輸送し、そこで破壊することができます。
回転と磁場の結果として、星のリチウムの存在量は、回転速度と磁場強度の増加とともに減少します。これは、最年少で最も急速に回転する星がリチウムの存在量が最も少ないことを意味します。
目に見えないバイナリコンパニオンの存在
目に見えないバイナリコンパニオンの存在は、星のリチウムの存在量にも影響を与える可能性があります。バイナリの星は、潮力を介して互いに相互作用することができ、星が質量を交換させる可能性があります。バイナリシステムの星の1つがリチウムが豊富な星である場合、この星から他の星への質量の移動により、他の星のリチウムの存在量が増加する可能性があります。
目に見えないバイナリコンパニオンの存在の結果、星のリチウムの存在量は予想よりも高くなる可能性があります。これは、金属の貧しい星のかなりの部分が目に見えないバイナリコンパニオンを持っている場合、宇宙のリチウム問題が解決される可能性があることを意味します。
結論
宇宙論的リチウムの問題は、まだ完全には理解されていない複雑な問題です。問題には多くの可能な解決策があり、真の解決策には要因の組み合わせが含まれる可能性があります。宇宙のリチウム問題の正確な原因を決定し、すべての観察データと一致する解を見つけるには、さらなる研究が必要です。
