La solución al enigma del litio pasa por fuera de la Vía Láctea

Los cúmulos globulares son agrupaciones de cientos de miles de estrellas viejas. Son tan viejas que se formaron prácticamente al mismo tiempo que la galaxia que los alberga. Por supuesto, nuestra Vía Láctea también los posee y son unos 150 los que están girando alrededor.

En la zona de Sagitario podemos encontrar varios de estos cúmulos. A uno de ellos, descubierto en el siglo XVIII por Charles Messier, se le conoce como Messier 54. Y hasta 1994 se pensaba que, como todos los demás cúmulos analizados, pertenecía a la Vía Láctea.

Pero… ¡sorpresa! No pertenece a nuestra galaxia, sino a la galaxia enana de Sagitario, una galaxia satélite de la nuestra. Este cúmulo se encuentra nada más y nada menos que a 90.000 años luz, tres veces más lejos que la Tierra de nuestro centro galáctico.

Sabiendo que no pertenece a nuestra galaxia, desde 1994 está siendo uno de los grandes objetivos de los astrónomos para intentar resolver uno de los más grandes misterios de la astronomía moderna: el problema del litio.

Del litio, el tercer elemento químico de nuestra tabla periódica, sabemos mucho. Por ejemplo, cuándo se formó, en los primeros instantes del universo. Pero hay un problema: los números indican que debería de haber más cantidad de la existente.

El litio es un elemento químico compuesto por tres protones. Por su simpleza, es fácil pensar que todo el litio se formó en los orígenes del universo. Y así fue. De hecho, todo el litio de las pilas de nuestros relojes se formó hace 13.700 millones de años, en los momentos inmediatamente posteriores al Big Bang.

Eso sí, el hidrógeno y el helio se formaron en cantidades muchísimo mayores que el litio, por eso es que es mucho menos abundante.

En base a teorías, los astrónomos son capaces de calcular con bastante precisión cuánto litio esperan encontrar en el universo temprano, y consecuentemente, deducir cuánto debería haber en estrellas viejas. Pero ahí está el problema del litio: los números no coinciden ya que hay unas tres veces menos litio en las estrellas de lo esperado. Y es un problema que está sin resolver.

Las soluciones pasan por varias hipótesis. La primera de ellas es que los cálculos obtenidos teóricamente sobre el total de litio producido en el Big Bang son erróneos, aunque dichos cálculos están revisados y siempre se llega al mismo resultado. La segunda hipótesis es que parte de este litio se habría destruido en las primeras estrellas del Universo, antes de la formación de nuestra galaxia. La última hipótesis es que durante la vida de las estrellas haya algún proceso que de manera gradual vaya destruyendo el elemento.

Y es aquí donde entra en juego Messier 54, ya que al ser ajeno a nuestra galaxia y estar “a tiro” como para medir su litio, se ha procedido a medirlo. De esto se ha encargado un equipo de astrónomos liderado por Alessio Mucciarelli de la Università di Bologna. Usando el VLT de ESO han medido cuánto litio hay en una selección de estrellas del cúmulo.

En base a los resultados dedujeron que los niveles son similares a los que tiene la Vía Láctea, por lo que, independientemente de cuál sea la causa de la ausencia de litio, no es algo exclusivo de nuestra galaxia.

Con esto, a pesar de no haber resuelto el problema del litio, ya sabemos que nuestra galaxia no es la única que presenta este dilema, sino que también está presente fuera de ella. Dicho de otra forma, sabemos que analizando el problema aquí, los resultados son extrapolables al resto del universo.

La investigación se ha presentado en el artículo 'The cosmological Lithium problema outside the Galaxy: the Sagittarius globular cluster M54', publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

El equipo de investigación está formado por  A. Mucciarelli (Universitá di Bologna, Italia), M. Salaris (Liverpool John Moores University, Reino Unido), P. Bonifacio (Observatoire de Paris, Francia), L. Monaco (ESO, Chile), y S. Villanova (Universidad de Concepción, Chile).