氦丰度测定中系统不确定度与自洽性的新方法

检验大爆炸核合成与早期宇宙学需要对氦丰度测定进行精确测量。然而，通过对贫金属 H II 区的观测来确定原初氦丰度的努力一直受到显著不确定度的限制。本研究在先前工作的基础上，提供了一个更新且扩展的程序来评估这些不确定度。通过将基于氢的红化改正与基于氦的丰度计算相整合，即同时求解所有物理参数，实现了程序上的一致性。我们纳入了基于 Porter 等人近期工作的氦复合与碰撞发射的新原子数据，并研究了对底层吸收的波长依赖修正。这里的物理参数集已扩展，以包含中性氢碰撞发射的影响。由于密度与温度的解之间存在简并，氦丰度测定的精度受到了限制。此外，在较低温度（T \lesssim 13,000 K）下，中性氢分数缺乏严格约束，导致氦丰度的不确定度较大。因此，推导出的单个天体氦丰度误差大于以往研究的典型值。更新后的发射率与中性氢修正通常会提高丰度值。通过对零金属度进行回归，我们得到 Y_p 为 0.2561 \pm 0.0108，与 WMAP 结果大致吻合。利用合成数据进行的测试表明，通过使用更高分辨率光谱去除底层吸收，有显著改进的潜力。丰度测定中的小偏差可以被大幅减小，计算出的氦丰度误差可降低约 25%。