Onderzoekers van het Instituto de Astrofísica de Canarias (Spanje) en de Universiteit van Cambridge (VK) hebben lithium (Li) gedetecteerd in de oude ster J0023+0307, een hoofdreeks extreem ijzerarme dwergster ongeveer 9, 450 lichtjaar verwijderd in de galactische halo.

De studie van de oudste sterren in de Melkweg stelt ons in staat om de vroege eigenschappen van de melkweg af te leiden, zijn chemische samenstelling, en zijn montagegeschiedenis. Metaalarme sterren zijn onschatbare boodschappers die informatie uit vroege tijdperken dragen, en zijn een belangrijke sleutel om de oorspronkelijke productie van Li te begrijpen en de processen die verantwoordelijk zijn voor de mogelijke "meltdown" van het Li-plateau (een typische Li-abundantie van een metaalarme dwergster die gerelateerd is aan de oorspronkelijke lithium-overvloed). Alle sterren met lage metalliciteiten en lage Li-abundanties, aanzienlijk lager dan A (Li) ~ 2,2, worden geacht waarschijnlijk te zijn aangetast door de vernietiging van de Li in de sterren.

Nieuwe of slecht gemeten kernreactieresonanties kunnen de Li-productie beïnvloeden die wordt voorspeld door de standaard Big Bang-nucleosynthese (SBBN). Processen die neutronen injecteren bij de relevante temperaturen van het oerplasma kunnen ook de oer-Li-abundantie veranderen. In aanvulling, in de tijd variërende fundamentele constanten kunnen leiden tot een significant lagere Li-waarde. Li-waarnemingen in sterren met de laagste metaalgehalten zijn vooral belangrijk om inzicht te krijgen in de processen van potentiële Li-uitputting in sterren en, uiteindelijk, om vast te stellen of tijdens of na SBBN mogelijk afwijkende natuurkunde een rol heeft gespeeld.

Sterren die gevormd zijn in de eerste of tweede generatie zijn uiterst zeldzame objecten, en er zijn er maar een paar bekend. Het gebrek aan metalen in het gas dat beschikbaar is in de mini-halo's, waar de eerste sterren werden gevormd, beperkt stralingskoeling, het vergroten van de jeansmassa en het verschuiven van de initiële massafunctie naar grote massa's, tot het punt dat er in de eerste generatie misschien geen sterren met een lage massa werden gevormd. Dit beeld is de afgelopen jaren op de proef gesteld door de ontdekking van sterren met een lage massa die een extreem lage metalliciteit en lage koolstof- en stikstof-abundanties vertonen, wat suggereert dat sterren met een lage massa zich zelfs bij zulke lage metalliciteiten kunnen vormen.

Een jaar geleden, astronomen die de ISIS-spectrograaf van de William Herschel Telescope (WHT) gebruikten, ontdekten de ster J0023+0307, een van de meest metaalarme sterren die we kennen, met ongeveer een miljoen keer minder ijzer dan de zon. J0023+0307 toont ook heel weinig koolstof, een belangrijk element voor de vorming van lichte sterren in het regime van lage metalliciteit.

Nieuwe gegevens verkregen met behulp van UVES, een hoge resolutie spectrograaf van de Very Large Telescope (VLT) in Paranal Observatory (Chili), onthulde een Li-abundantie met waarden die consistent zijn met het verlengde Li-plateau bij deze lage metalliciteiten. Echter, de voorspelde Li-abundantie uit de SBBN-theorie blijft een factor drie hoger dan die van het Li-plateau.

De aanwezigheid van Li in deze extreem ijzerarme ster heeft gevolgen voor de productie van Li bij de oerknal, en beperkt sterk elke theorie die gericht is op het verklaren van het kosmologische Li-probleem. Het feit dat er geen ster in dit grote regime met lage metalliciteit is gedetecteerd die een Li-abundantie vertoont tussen die afgeleid van SBBN en het Li-plateau, maakt deze bovengrens van Li-abundantie bij lage metaalgehalten moeilijk te verklaren door vernietiging in de sterren, en kan een lagere primordiale Li-productie ondersteunen, gedreven door niet-standaard nucleosyntheseprocessen.