D5 Nucleossíntese Primordial

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O elemento central deste modelo é a abundância primordial de deutério, o hélio mais comum — com quatro nucleons em seu núcleo — e o lítio pesado — com sete nucleons em seu núcleo — conforme previsto pela nucleossíntese do Big Bang e medido em objetos com a menor contaminação estelar possível.

O instrumento chave para esta medição é um conjunto de espectrógrafos de altíssima resolução acoplados a telescópios gigantes com oito a dez metros de abertura. Esses telescópios observam sistemas absorventes de baixíssima metalicidade nos espectros de quasares distantes, onde a linha do deutério aparece separada da linha do hidrogênio por uma pequena diferença de velocidade.

Essa proporção entre deutério e hidrogênio determina diretamente a densidade bariônica do universo primordial. A característica mais notável desses espectrógrafos é que eles combinam a altíssima resolução espectral, necessária para separar claramente as duas linhas, com a capacidade de coleta de luz de um telescópio de grande abertura, necessária para coletar fótons suficientes de quasares tão tênues e distantes dentro de um tempo de exposição razoável. Um design específico de grade de difração divide ainda mais a luz em dezenas de ordens de difração sobrepostas, capturando toda a informação espectral em uma única exposição. Medir essa mesma proporção com uma precisão de um por cento é atualmente um dos testes mais precisos disponíveis para o modelo padrão do Big Bang: qualquer discrepância persistente nessa medição apontaria para uma nova física nos primeiros minutos do universo. Assim, desde as abundâncias primordiais com as quais este documento começa até esse teste preciso do modelo padrão com o qual ele termina, passando pelos espectrógrafos de altíssima resolução e pela proporção entre deutério e hidrogênio, a nucleossíntese primordial medida em quasares significa que algumas linhas espectrais, separadas por um deslocamento minúsculo, acabam por testar a física dos primeiros minutos de todo o universo.

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