运用CMB输入的原始核合成：探索早期宇宙与轻元素天体物理学

宇宙微波背景(CMB)确定的质子-光子比$\eta \propto \Omega_{\rm baryon} h^2$将从标准原初核合成(BBN)计算中移除最后一个自由参数。这将使BBN成为早期宇宙物理学的更锐利的探针，例如大大细化BBN测量有效轻中子种类数$N_{\nu,eff}$的工作量。我们展示了CMB如何在当前光元素数据下改善此限制。此外，还将可能通过使用其他元素（尤其是氦-4）来约束$N_{\nu,eff}$，从而实现更精确的限制和系统误差测试。例如，若$\eta$测量为3%，若原始D/H测量为10%（3%），则可在$\eta \sim 6.0\times 10^{-10}$时，将$N_{\nu,eff}$测得在95%置信水平下的\sigma_{95%}(N_\nu) = 1.8（1.0）。如果采用标准模型值$N_{\nu,eff}=3$，则可使用来自CMB的$\eta$（及其不确定性）进行准确的原始丰度预测。这些确定值反过来可以成为星系化学演化历史的关键输入，从而对此类模型施加约束。