Anisotropía del dipolo del fondo de microondas cósmico
jolene
Estoy tratando de entender las anisotropías dipolares del Fondo Cósmico de Microondas (CMB). Creo que mi confusión tiene sus raíces en un malentendido de cómo se usa la expansión multipolar para describir la anisotropía.
Sé que el CMB exhibe una anisotropía básica porque 'nosotros' nos estamos moviendo con respecto a su marco de reposo. Esto se manifiesta en una región de CMB 'caliente' desplazada hacia el rojo, hacia la que nos estamos moviendo, y una región de CMB 'fría', de la que nos estamos alejando. Esto nos permite deducir la dirección y la velocidad de nuestro cúmulo galáctico local con respecto al marco de reposo CMB. También hay una anisotropía más pequeña que representa la irregularidad del universo primitivo que no muestra un patrón general.
Este artículo sugiere que mientras el movimiento cinemático explica el 99% de la anisotropía del dipolo, hay un efecto secundario de estas fluctuaciones primordiales en el dipolo:
Sin embargo, en este documento no se menciona esto. En cambio, esta fuente dice que estas anisotropías inflacionarias solo se manifiestan en "multipolos" más altos. Esto, en mi opinión, tiene sentido ya que describir todas las irregularidades requiere una mayor expansión.
Creo que mi pregunta principal es, en última instancia, esta: ¿es la anisotropía del dipolo un resultado solo de nuestro movimiento relativo y el efecto doppler?
Además de esto, ¿qué significa decir que 'las anisotropías solo se vuelven relevantes en'
', como en un gráfico como este:
Entiendo que esto se refiere a los armónicos esféricos. Para , ¿significa esto que la anisotropía solo puede explicarse con múltiples expansiones de los armónicos esféricos?
Respuestas (1)
Benjamín Horowitz
Así que creo que hay dos preguntas aquí: 1) ¿Cuáles son las contribuciones dominantes al dipolo CMB observado y 2) ¿Qué pueden decirnos estas medidas sobre el universo?
Para (1), como dijiste, la contribución dominante es el desplazamiento Doppler en relación con el marco de reposo CMB. Nuestro movimiento da como resultado un punto caliente en la dirección hacia la que nos estamos moviendo y un punto frío en la dirección opuesta. También hay una contribución de las fluctuaciones primordiales, ya que estas fluctuaciones ocurren en todas las escalas (con la amplitud de origen determinada por el y ley de potencia pendiente por ).
Para (2), el significado de las anisotropías está ligado a su error relativo. en bajo hay un error significativo debido al polvo galáctico, así como a la "variación cósmica". La variación cósmica es un límite fundamental en nuestras mediciones de estas fluctuaciones a gran escala, ya que solo tenemos un universo para estudiar; si solo podemos preguntarle a una persona en un país, nos será muy difícil averiguar la edad promedio de las personas, pero si podemos preguntarle a 10,000, podríamos tener una muy buena estimación del promedio y la distribución total de las edades posibles en ese país. . En el caso del dipolo CMB primordial, solo estamos midiendo un solo modo en un universo, por lo que es susceptible a un gran error y, por lo tanto, no es particularmente "relevante" para el análisis CMB.
El gráfico que muestras es muy antiguo, donde la principal fuente de error proviene del ruido en el propio mapa; medir cosas muy frías (es decir, 2,72 K) es muy difícil cuando su detector genera calor y calienta lo que está tratando de observar. Las mediciones más modernas están dominadas por el ruido de los primeros planos (es decir, polvo y galaxias), así como por la variación cósmica en la mayor parte del rango de interés. Aquí hay una versión más moderna del Planck Sattilite:
La región sombreada en verde representa la región de varianza cósmica; es decir, para los mismos parámetros cosmológicos esperaríamos que las anisotropías CMB varíen dentro de esta región. Si bien no se muestra explícitamente, puede extrapolar para ver que tiene un gran error puramente de esta variación.
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jolene
Benjamín Horowitz
Benjamín Horowitz
jolene