I mange år forstod vi astronomer ikke, hvorfor der fandtes meget mere litium i meteoritter fra solsystemets opstående end på Solens overflade.

Dette problem blev løst for over 10 år siden.

Nu diskuterer astronomer så, om der findes mindre litium i stjerner med planeter omkring sig og om planeterne kan hjælpe stjernerne med at nedbryde litium?

Litium der forsvandt

Alt materiale består af grundstoffer, som vi kender dem fra det periodiske system. Vi taler således om, at materialet har en grundstofsammensætning.

Vores egen Sol og hele solsystemet har også en grundstofsammensætning. Problemet er bare, at Solen og resten af solsystemet ikke synes at indeholde dem samme mængde af litium.

Således viser det sig at meteoritter, som vi tror, har samme grundstofsammensætning som solsystemet havde, da det blev skabt, indeholder langt mere litium, end hvad vi finder på Solens overflade. Faktisk indeholder meteoritterne 160 gange så meget litium som vi finder på Solens overflade.

Litium bliver nedbrudt dybt i Solens indre

Litium kan godt nedbrydes i stjerner som Solen, hvis temperaturen er høj nok. Problemet er bare, at vi i Solen kun finder de nødvendige høje temperaturer dybt i Solens indre.

Og vores standardmodeller for Solen kan ikke forklare, hvordan vi skulle kunne se ændringer dybt i Solens indre manifestere sig på Solens overflade.

Stråling og konvektion

Som jeg har fortalt tidligere, består Solen af to dele: En indre strålingszone og en ydre konvektionszone. I strålingszonen transporteres energien via stråling, lidt ligesom energien transporteres væk fra et lejrbål.

I konvektionzonen transporteres energien via turbulent bevægelse, lidt lige som i en gryde med bulderkogende vand, hvor energien transporteres fra bunden af gryden op til overfladen.

Når man skal forstå problemet med litium, er det vigtig at forstå, at det materiale, der findes i konvektionszonen, hele tiden blandes rundt, således at sammensætningen er den samme over det hele.

Konvektionszonen ikke varm nok

I strålingszonen derimod, blandes stoffet ikke sammen og der kan derfor godt være store forskelle på grundstofsammensætningen forskellige steder i strålingszonen. Hvis det manglende litium på Solens overflade skal skyldes, at litium er blevet nedbrudt i Solens indre, så skal denne nedbrydning altså foregå i konvektionszonen.

Og det kan den ikke, ifølge standardsolmodeller, da temperaturen i konventionszonen ikke er høj nok til at litium bliver nedbrudt. Dette var et af de store problemer som astronomien stod over for i 90'erne.

Løsningen på dette problem er, at overgangen mellem stråling-s og konvektionszonen ikke er skarp, men flydende. Man taler om at konvektionszonen laver 'overshoot' ned i strålingszonen. Og man regner med, at dette overshoot hænger sammen med Solens differentielle rotation.

Andre stjerner mangler også litium

Solen er dog ikke den eneste stjerne der mangler litium. Rigtig mange andre stjerner mangler også litium. Det betyder, at vi ud fra standardstjernemodeller ikke kan forklare, hvorfor vi finder så lidt litium på deres overflade.

I nogle år har der dog eksisteret en teori om, at det var planeterne omkring disse stjerner der var skyld i det manglende litium. Ræsonnement lyder som følger: Solen har planeter omkring sig og den mangler litium. Måske forholder det sig således, at alle stjerner med planeter omkring sig mangler litium.

Årsagen til dette er lidt usikker, men tanken er at planeterne vil påvirke rotationen inden i stjernerne, der igen vil påvirke mængden af overshoot. Denne ide er faktisk ikke så tosset som den måske lyder, for selv om Solen indeholder 99.9% af alt massen af solsystemet, så indeholder den under 0.5% af rotationsenergien.

Jupiter derimod, indeholder langt under 1% af solsystemets masse. Men den indeholder 99% af rotationsenergien. Der skal altså meget små ændringer i Jupiters bane til for, at fordelingen af rotationsenergi i solsystemet og Solen forskydes.

Bevis - og dog

Da jeg sidste år var til konference i Rio, offentliggjorde en gruppe fra Portugal så observationelt bevis for idéen om, at den manglende litium skyldes planeter.

Gruppen fra Portugal havde undersøgt mængden af litium på overfladen af en lang række sol-lignende stjerner og fundet frem til, at de stjerner som vi vidste, havde planeter omkring sig, indeholdt langt mindre litium end de stjerner som vi endnu ikke havde fundet nogen planeter omkring, selvom vi har ledt.

Denne opdagelse, som siden blev publiceret i Nature, skabte en del opstandelse i Rio, da en anden gruppe fra Tyskland havde undersøgt samme spørgsmål og fundet frem til det modsatte resultat.

Det ville gå for vidt at skulle gå ind i alle argumenterne for og imod idéen om, at planeter kan være skyld i det manglende litium, her. Så det eneste jeg vil sige er, at jeg endnu ikke, selvom jeg finder idéen meget interessant, er overbevist.

Christoffer Karoffs profil på Aarhus Universitets hjemmeside