Астрономы измерили количество первичного гелия с рекордной точностью

Международная группа астрономов с рекордной точностью определила количество гелия, образовавшегося в первые минуты существования Вселенной. Результат согласуется с предсказаниями стандартной модели Большого взрыва и позволил примерно втрое уменьшить неопределенность одного из важнейших параметров ранней Вселенной. Серия из пяти работ опубликована в The Astrophysical Journal.

Для наблюдений ученые использовали Large Binocular Telescope в Аризоне, собрав около 130 часов данных. Они изучили 54 области ионизированного водорода в галактиках с крайне низким содержанием тяжелых элементов. Чем меньше в таком объекте элементов, произведенных последующими поколениями звезд, тем ближе соотношение водорода и гелия к тому, которое существовало вскоре после Большого взрыва.

После отбора наиболее надежных данных исследователи сосредоточились на 15 особенно бедных тяжелыми элементами объектах. Полученная доля первичного гелия составила 0,2458 ± 0,0013 от массы обычного вещества. Таким образом, неопределенность снизилась примерно до 0,5% – приблизительно втрое по сравнению с предыдущими измерениями такого типа.

Этот результат практически совпадает с величиной около 0,2467, которую стандартная теория первичного нуклеосинтеза предсказывает на основании независимых измерений количества обычного вещества во Вселенной. Гелий-4 образовался в основном в течение первых нескольких минут после Большого взрыва, поэтому его первоначальное содержание чувствительно к скорости расширения молодой Вселенной и числу присутствовавших тогда легких частиц, в том числе разновидностей нейтрино.

Таким образом, новое измерение пока не обнаружило расхождений со стандартной космологической моделью. Однако существенно возросшая точность делает первичный гелий более чувствительным инструментом для поиска возможной новой физики, которая могла проявляться в первые минуты существования Вселенной.