El problema cosmológico del litio es la discrepancia entre la abundancia observada de litio en el universo y la cantidad de litio predicha por el modelo estándar de nucleosíntesis del Big Bang (BBN). El modelo BBN predice que la abundancia de litio primordial debería ser de alrededor de 7,5 partes por mil millones (ppb), mientras que las observaciones de estrellas pobres en metales, que se cree que se formaron poco después del Big Bang, muestran una abundancia de litio de sólo alrededor de 3 ppb.
Hay varias explicaciones posibles para el problema cosmológico del litio. Una posibilidad es que el modelo BBN sea incorrecto y que la abundancia de litio primordial sea en realidad menor de lo previsto. Otra posibilidad es que parte del litio que se produjo en el Big Bang fuera destruido por procesos posteriores, como la evolución estelar o las interacciones con la materia oscura.
Una tercera posibilidad es que la abundancia de litio en las estrellas pobres en metales no sea tan baja como parece. Esto podría deberse a una serie de factores, como los efectos de la rotación estelar o los campos magnéticos, o la presencia de compañeras binarias invisibles.
Estudios recientes han sugerido que el problema cosmológico del litio puede resolverse si se revisa al alza la abundancia de litio en las estrellas pobres en metales. Por ejemplo, un estudio de Asplund et al. (2016) descubrieron que la abundancia de litio en una muestra de estrellas pobres en metales era de alrededor de 4,2 ppb, lo que es significativamente mayor que el valor previamente aceptado de 3 ppb.
Si la abundancia de litio en las estrellas pobres en metales es realmente mayor de lo que se pensaba anteriormente, entonces esto podría proporcionar una solución al problema cosmológico del litio. Esto significaría que el modelo BBN es correcto y que el litio que se produjo en el Big Bang no fue destruido por procesos posteriores.
Sin embargo, es importante señalar que la abundancia de litio en las estrellas pobres en metales sigue siendo un tema de debate. Se necesitan más estudios para confirmar los resultados de Asplund et al. (2016) y determinar si el problema cosmológico del litio puede resolverse.
Una de las posibles soluciones al problema cosmológico del litio es que parte del litio que se produjo en el Big Bang fue destruido por la evolución estelar. Cuando las estrellas queman hidrógeno, producen litio como subproducto. Sin embargo, a medida que las estrellas evolucionan, también destruyen el litio mediante un proceso llamado "quema de Li".
La velocidad a la que las estrellas destruyen el litio depende de varios factores, como la masa de la estrella y su metalicidad. Las estrellas más masivas destruyen el litio más rápidamente que las menos masivas, y las estrellas con mayor metalicidad destruyen el litio más rápidamente que las estrellas con menor metalicidad.
Como resultado de la evolución estelar, la abundancia de litio en el universo disminuye con el tiempo. Esto significa que las estrellas más antiguas del universo tienen las menores abundancias de litio.
Los efectos de la rotación estelar y los campos magnéticos también pueden afectar la abundancia de litio en las estrellas. La rotación y los campos magnéticos pueden crear zonas de mezcla en las estrellas, que pueden transportar litio desde la superficie de la estrella al interior, donde puede destruirse.
Como resultado de la rotación y los campos magnéticos, la abundancia de litio en las estrellas disminuye al aumentar la velocidad de rotación y la intensidad del campo magnético. Esto significa que las estrellas más jóvenes y que giran más rápidamente tienen las menores abundancias de litio.
La presencia de compañeras binarias invisibles también puede afectar la abundancia de litio en las estrellas. Las estrellas binarias pueden interactuar entre sí a través de fuerzas de marea, lo que puede hacer que las estrellas intercambien masa. Si una de las estrellas de un sistema binario es rica en litio, entonces la transferencia de masa de esta estrella a la otra puede aumentar la abundancia de litio de la otra estrella.
Como resultado de la presencia de compañeras binarias invisibles, la abundancia de litio en las estrellas puede ser mayor de lo esperado. Esto significa que el problema cosmológico del litio puede resolverse si una fracción significativa de estrellas pobres en metales tiene compañeras binarias invisibles.
El problema cosmológico del litio es un problema complejo que aún no se comprende completamente. Hay varias soluciones posibles al problema y es probable que la verdadera solución implique una combinación de factores. Se necesitan más estudios para determinar la causa exacta del problema cosmológico del litio y encontrar una solución que sea consistente con todos los datos de observación.
