Planck 卫星数据后的标准大爆炸核合成与原初 CNO 丰度

原初或大爆炸核合成 (BBN) 是大爆炸模型的三大历史强证据之一。Planck 卫星任务的最新结果与之前的 WMAP 分析相比，略微改变了重子密度的估计值。本文利用 Planck 确定的宇宙学参数、核网络的改进以及新的光谱观测结果，更新了轻元素的 BBN 预测值。原初 Li/H 丰度略有降低，然而，该锂值通常仍比银河系晕星中观测到的光谱丰度大 3 倍左右。鉴于这一“锂问题”的重要性，我们追踪了重子密度、中子寿命和核网络更新后其 BBN 计算丰度的微小变化。此外，我们首次通过扩展网络的广泛 Monte Carlo 计算，提供了 $^6\text{Li}$、$^9\text{Be}$、$^{11}\text{B}$ 和 CNO 产生的置信限。我们将特别关注 CNO 的原初产生。考虑到 CNO 形成周围核反应率的不确定性，我们得到 $\text{CNO/H} \approx (5\text{-}30) \times 10^{-15}$。我们通过分析产额与反应率之间的相关性并识别新的关键反应率，进一步改进了这一估计。如果同时改变这些不确定的反应率，可能会导致 CNO 产量显著增加：$\text{CNO/H} \sim 10^{-13}$。这一结果对于研究黑暗时代种群 III 恒星的形成具有重要意义。