在宇宙形成后的五分钟内,留下了独特的化学记录,其中氦作为轻元素,是这一记录的核心。一项国际研究团队显著提升了氦丰度测量的准确性,将其不确定性降至0.5%,仅为以前估计的三分之一。此项研究依赖于大型双筒望远镜进行了130小时的观测,成果以五篇论文形式发表,参与机构包括明尼苏达大学的科学家。
为了获取宇宙的早期成分,研究团队选择了15个化学演化程度较低的小星系,这些星系的组成与早期宇宙相似,避免了通过大量星系数据外推的复杂性。通过俄亥俄州立大学研发的MODS光谱仪,团队对星系光谱进行分析,从中提取氦和氢的信息。MODS光谱仪的研发历时12年,最终成功观察到宇宙的基本特征。
研究团队分析了超过10条氦谱线和15条氢谱线,以处理可能的系统性误差,这些之前被视为微不足道的影响在精度提升至1%以下后变得不可忽视。团队成员强调,实现0.5%的不确定度在科学研究中是相当不易的。 龙8头号玩家
更精确的氦测量为支持大爆炸理论提供了新的证据,该理论描述了宇宙大约138亿年前从高温高密状态开始扩张的过程。氦和氘等轻元素的丰度是验证该历史的重要依据,尽管氦的研究以往相对较少。
通过这项测量,物理学家还能够推算早期宇宙中存在的中微子家族数量,中微子是一种轻量的亚原子粒子。这一进展将现代星系观测与宇宙初期粒子构成的研究连接起来。
从130小时的观测到15个古老星系的选择,再到不确定性降至0.5%,这一系列努力将宇宙早期五分钟的测量结果进一步精细化。 龙8头号玩家