Het grootste deel van het lithium op aarde is ontstaan tijdens enorme explosies in het heelal.

Het element lithium wordt in heel wat voorwerpen verwerkt. Denk bijvoorbeeld aan hittebestendig glas, keramiek en lithiumbatterijen. Het element wordt voornamelijk gewonnen uit bepaalde rotssoorten in Chili en Argentinië. Maar hoe is het element eigenlijk op aarde terechtgekomen? In een nieuwe studie gingen onderzoekers op zoek naar de bron van lithium. “Dit is belangrijk om ons begrip over de bronnen van de elementen waaruit ons lichaam en het zonnestelsel bestaan, uit te breiden,” aldus onderzoeksleider Sumner Starrfield.

Eerste sterren
Wat we weten, is dat de eerste sterren die na de oerknal ontstonden, vrijwel volledig uit elementen zoals waterstof, helium en kleine hoeveelheden lithium bestonden. Naderhand nam echter de hoeveelheid lithium – samen met alle andere elementen – in ons universum toe, waarschijnlijk gevormd in sterren. Door theoretische modellen te combineren met observaties en laboratoriumonderzoek, hebben wetenschappers nu vastgesteld dat het grootste deel van het lithium in ons zonnestelsel is ontstaan tijdens enorme stellaire explosies die ook wel ‘klassieke novae’ worden genoemd.


Meer over klassieke novae
Een klassieke nova is een enorme stellaire explosie die kan ontstaan in een systeem dat bestaat uit nauwe dubbelsterren. Eén van de sterren is een witte dwerg (het restant van een zonachtige ster met een extreem grote dichtheid die gedoemd is om af te koelen en aan helderheid in te leveren) en een grotere ster (zoals een rode reus) die in zich in een nauwe baan rond de witte dwerg bevindt. Doordat de laatstgenoemde ster groter is, stroomt er continue materie (gas) op de witte dwerg. Dit gas verzamelt zich in een roterende afgeplatte schijf rond de witte dwerg, de zogeheten accretieschijf. Als er voldoende gas is verzameld, treedt er een explosie of een zogenoemde ‘nova’ op. Per jaar vinden er ongeveer 50 van dit soort explosies plaats. De helderste aan de nachtelijke hemel worden door astronomen over de hele wereld grondig bestudeerd.

In de studie hebben de onderzoekers met behulp van verschillende methodes gepoogd om de hoeveelheid lithium dat bij zo’n nova-explosie wordt geproduceerd te bepalen. Dit deden ze door computermodellen over hoe lithium wordt gecreëerd bij een dergelijke explosie, hoe het gas precies wordt uitgestoten en wat de totale chemische samenstelling zou moeten zijn, te combineren met telescoopobservaties van het uitgestoten gas. Op die manier probeerden ze de daadwerkelijke samenstelling te meten. En hieruit blijkt dat nova-explosies verantwoordelijk zijn voor een aanzienlijk deel van de gemeten hoeveelheid lithium in het heelal.

Supernova
Het team heeft verder vastgesteld dat een klein gedeelte van een klassieke novae evolueert tot een heuse supernova typa Ia. Dit is de helderste soort supernova: hij straalt meer dan een miljard keer meer energie uit dan onze zon. Hierdoor kunnen ze over grote afstanden worden gezien. Bovendien stoten ze bij hun gewelddadige ontploffingen veel elementen uit waar vervolgens nieuwe sterren en sterrenstelsels uit voortkomen. Supernova type Ia worden dan ook gebruikt om de evolutie van het universum te bestuderen.

Afkomst
Het onderzoek verschaft ons meer informatie over waar het lithium in ons zonnestelsel precies vandaan komt. En dat dit afkomstig is van klassieke novae is best interessant. “Onze eerdere studies hebben aangetoond dat een klein deel van het sterrenstof gevonden in meteorieten in novae is gevormd,” zegt onderzoeker Maitrayee Bose. “Het betekent dat nova-explosies hebben bijgedragen aan de moleculaire wolk waar ons zonnestelsel uit voort is gekomen.” En dat betekent op zijn beurt dat ook onze aarde is gevormd uit de elementen – waaronder lithium – dat tijdens nova-explosies weg werd geslingerd.


De onderzoekers laten het onderwerp nog niet los. “Onderzoek gaat door, in zowel de theorie als in directe waarnemingen,” zegt Starrfield. “Bovendien kijken we erg uit naar de komst van NASA’s James Webb-telescoop en de Nancy Grace Roman Telescope. Deze hopen we te gebruiken om novae te observeren en meer te leren over de oorsprong van het universum.”