Des chercheurs de l'Instituto de Astrofísica de Canarias (Espagne) et de l'Université de Cambridge (Royaume-Uni) ont détecté du lithium (Li) dans l'ancienne étoile J0023+0307, une étoile naine extrêmement pauvre en fer de la séquence principale, environ 9, 450 années-lumière dans le halo galactique.

L'étude des étoiles les plus anciennes de la Voie lactée nous permet d'en déduire les premières propriétés de la galaxie, sa composition chimique, et son historique d'assemblage. Les étoiles pauvres en métaux sont des messagers inestimables qui transportent des informations des premières époques, et sont une clé importante pour comprendre la production primordiale de Li et les processus responsables de la possible "fusion" du plateau Li (une abondance typique de Li d'une étoile naine pauvre en métal qui est liée à l'abondance primordiale de lithium). Toutes les étoiles avec de faibles métallicités et de faibles abondances de Li, nettement inférieur à A(Li)~2,2 sont considérés comme ayant probablement été affectés par la destruction du Li dans les étoiles.

Des résonances de réaction nucléaire nouvelles ou mal mesurées pourraient affecter la production de Li prédite par la nucléosynthèse standard du Big Bang (SBBN). Les processus d'injection de neutrons aux températures pertinentes du plasma primordial peuvent également modifier l'abondance de Li primordial. En outre, des constantes fondamentales variant dans le temps peuvent conduire à une valeur Li inférieure significative. Les observations de Li dans les étoiles aux plus faibles métallicités sont particulièrement importantes pour mieux comprendre les processus d'épuisement potentiel du Li dans les étoiles et, finalement, pour établir si une physique non standard a pu jouer un rôle pendant ou après le SBBN.

Les étoiles qui se sont formées dans la première ou la deuxième génération sont des objets extrêmement rares, et seuls quelques-uns sont connus. Le manque de métaux dans le gaz disponible dans les mini-halos, où se sont formées les premières étoiles, limite le refroidissement radiatif, augmenter la masse de Jeans et déplacer la fonction de masse initiale vers de grandes masses, au point que peut-être aucune étoile de faible masse ne s'est formée dans la première génération. Cette image a été remise en cause ces dernières années par la découverte d'étoiles de faible masse qui présentent une métallicité extrêmement faible et de faibles abondances de carbone et d'azote, suggérant que des étoiles de faible masse peuvent se former même à de si faibles métallicités.

Il y a un an, les astronomes utilisant le spectrographe ISIS du télescope William Herschel (WHT) ont découvert l'étoile J0023+0307, l'une des étoiles les plus pauvres en métaux connues, avec environ un million de fois moins de fer que le soleil. J0023+0307 montre également très peu de carbone, un élément important pour la formation d'étoiles de faible masse dans le régime de faible métallicité.

Nouvelles données obtenues à l'aide d'UVES, un spectrographe haute résolution au Very Large Telescope (VLT) de l'observatoire de Paranal (Chili), a révélé une abondance de Li avec des valeurs cohérentes avec le plateau de Li étendu à ces faibles métallicités. Cependant, l'abondance de Li prédite par la théorie du SBBN reste un facteur trois plus élevée que celle du plateau Li.

La présence de Li dans cette étoile extrêmement pauvre en fer a des implications pour la production de Li au Big Bang, et contraint fortement toute théorie visant à expliquer le problème cosmologique de Li. Le fait qu'aucune étoile dans ce grand régime de faible métallicité n'a été détectée montrant une abondance de Li entre celle déduite du SBBN et le plateau Li, rend cette limite supérieure de l'abondance de Li à faible métallicité difficile à expliquer par la destruction dans les étoiles, et peut supporter une production inférieure de Li primordial, entraînés par des processus de nucléosynthèse non standard.