우주의 리튬의 주요 원천

2013년 8월에 출현한 신성 폭발을 하와이의 망원경으로 관측하고 3번째로 가벼운 원소 리튬(Li)가 대량으로 생성되는 것을 밝혀냈다. 리튬은 빅뱅 때 생성되는 것과 동시에, 별과 신성, 초신성, 성간 공간등으로 만들어진 것으로 추정되는 우주의 물질 진화를 따라 시금석이 되는 원소이지만 리튬을 생성 · 방출하는 천체가 직접 관측된 것은 처음이다. 신성 폭발이 우주의 리튬의 주요 원천임을 보여 주었다 관측 우주의 원소의 기원을 탐구 새로운 단서가 될 것 같다. 

수소 · 헬륨에 이어 3 번째로 가벼운 원소 리튬은 PC나 스마트폰, 친환경 자동차등의 축전지에 널리 사용되고있다. 리튬의 생성은 우주의 시작 빅뱅 외에도 다양한 천체이나 현상에 관여 늘어날 것으로 보인다 "리튬 알면 우주를 알 수 있다"고 불릴 정도로 중시되고있다. 신성 폭발이 중요한 리튬의 기원이다, 최근 추측되게되었지만, 리튬 생성의 증거를 직접 관찰 할 수 있었다 예는 지금까지 없었다.

2013년 8월 14일, 은하수의 가장자리에있는 작은 별자리, 돌고래 자리에 갑자기 나타난 신성을 발견했다. 이 천체는 지구로부터 약 1만 4000광년 떨어져 있으며, 발견 이틀만에 최대 광도 약 4.3등의 밝기에 도달 육안으로도 보이는 밝은 신성이되었다. 연구 그룹은 이 신성에 주목하고 폭발에서 38 일째 ~ 52 일째에 4 회, 망원경의 고분산 분광기 (HDS)에서 빛의 스펙트럼을 관측하고 신성 폭발에서 방출된 물질(가스) 성분을 정밀하게 조사했다.

스펙트럼에 4번째로 가벼운 원소 베릴륨 (Be)의 동위 원소 7 Be 흡수선이 있었다. 7 Be는 유입해 온 가스 중의 헬륨 동위 원소 3 He와 백색 왜성 표면에 풍부하게있는 4 He이 고온 상태에서 반응하여 생성 된 것으로 생각된다. 7 Be는 53 일의 반감기로 7 Li 바뀐다. 이번 관측은 리튬의 '기초'가되는 7 Be가 신성 폭발에서 생성되는 현장을 포착했다. 7 Be가 초속 1000 킬로미터의 폭풍에 날리고 있는 것으로 나타났다.

여기에서 만들어지는 리튬이 성간 공간에 비산 다음 세대 별 재료가되는 시나리오가 떠올랐다. 흡수선의 강도에서 성간 공간에 방출되는 리튬의 양을 계산 한 결과, 방출 물질 중 칼슘에 필적하는 양이 포함되어있는 것으로 나타났다. 미량 원소 리튬로서는 파격적인 금액으로 기존의 신성 폭발 이론의 예측치에 비해 6 배 이상 올랐다.

신성은 백색 왜성과 伴星이 아주 가까이에 근접 쌍성에서 발생한다. 백색 왜성의 표면에 伴星에서 가스가 내려 쌓 그 가스 층이 고온 · 고밀도 됨으로써 발생하는 핵융합이 폭주 일어나는 폭발 현상으로, 별이 일생의 마지막에 화려하게 폭발하는 초신성과는 달리, 초신성보다 많이 발생한다. 이번에는 이타가키 씨의 신성 발견이 스바루 망원경의 관측에 인계되어 중요한 성과로 이어졌다.

"이번 관측에서 신성 폭발이 현재 우주에서 리튬의 주요 원천임을 알 수 있었다. 발견된 가스 중의 리튬의 조성비는 이론보다 매우 합성 효율이 좋다.이 발견을 계기로 신성 폭발 관측 예를 늘리면 우주의 리튬 합성 공장으로서의 실체가 더 명확하게하는 것이다.