一支由多国科研人员组成的国际团队,通过创新观测方法,将宇宙大爆炸初期氦元素丰度的测量精度提升至前所未有的水平。这项突破性成果发表于《天体物理学杂志》,为验证宇宙起源理论提供了关键数据支撑。
研究团队突破传统研究范式,摒弃通过观测大量星系间接推算初始氦丰度的方法,转而锁定15个位于宇宙深处的原始星系。这些化学演化程度极低的星系如同被封存的"宇宙化石",完整保留着大爆炸后约3亿年时的物质组成特征,为精确测量提供了理想样本。
科研人员动用亚利桑那州格雷厄姆山的大型双筒望远镜,累计进行130小时的深度观测。通过俄亥俄州立大学研发的高精度光谱仪,团队同时捕捉到每个星系的十余条氦原子谱线和15条氢原子谱线。这种多谱线联合分析技术,成功识别并修正了以往测量中常被忽视的微小系统误差,将氦丰度的不确定性压缩至0.5%。
作为宇宙大爆炸理论的三大观测支柱之一,轻元素丰度的精确测定长期面临技术挑战。此次测量精度达到此前标准的3倍,不仅验证了理论预测的氦元素产生机制,更通过与宇宙微波背景辐射等观测数据的交叉验证,强化了标准宇宙学模型的可靠性。
研究负责人指出,氦元素在大爆炸后数分钟内通过核聚变反应大量生成,其丰度直接反映早期宇宙的物理条件。新数据将帮助科学家更精确地约束中子衰变等基本物理过程的参数,为理解宇宙演化初期的极端环境提供重要线索。