Le lithium est comme un thermomètre plongé dans les entrailles d'une étoile. Cet élément léger se détruit à une température d'environ 2,5 millions de degrés, si bien que sa quantité en surface révèle à quel point la matière stellaire a été mélangée en profondeur.
Les spectres de 71 jeunes étoiles de masse intermédiaire (de 1,5 à 3,5 masses solaires) montrent que chez 25 à 30 % d'entre elles, le lithium est nettement moins abondant que dans le nuage d'origine. Chez les étoiles légères, cela arrive plus souvent, mais pour les étoiles intermédiaires, c'est une surprise. La cause est la rotation rapide : l'étoile, telle une patineuse qui ramène ses bras, s'emballe, ce qui accentue le mélange qui entraîne le lithium vers les profondeurs où il périt.
Chez les étoiles intermédiaires, cette transition se produit environ deux fois plus vite que chez les étoiles légères. Le champ magnétique de l'étoile, qui s'accrochait auparavant au disque, se contracte, et l'étoile se met à tourner trois fois plus vite, tandis que la matière du disque tombe sur elle quatre fois plus activement. Cela ressemble à un cycliste qui lâche le guidon : la roue prend de la vitesse.
Il est possible que ce même lien entre lithium et rotation explique pourquoi les étoiles avec des planètes ont moins de lithium : les planètes ont pu influencer la rotation précoce de l'étoile, qui à son tour a déterminé le sort du lithium. C'est un cercle : du disque et des planètes à la rotation, et de la rotation au lithium.
Le lithium est l'un des trois éléments nés dans les premières minutes après le Big Bang, avec l'hydrogène et l'hélium. Les étoiles le détruisent principalement, plutôt que de le créer.
Dans le roman « Le Problème à trois corps » de Liu Cixin, les extraterrestres étudient les étoiles pour comprendre leur évolution ; le test du lithium relève du même arsenal de reconnaissance astrophysique.