¿Cómo se procesan las observaciones sin procesar para obtener datos CMB puros?

Estoy confundido acerca de cómo identifican y restan la radiación de fuentes astronómicas no deseadas mientras miden la radiación de fondo de microondas cósmica.

Esto es lo que inicialmente supuse:

  1. La anisotropía del dipolo se encuentra midiendo las anisotropías A , B y C en arbitraria X , y , z direcciones y luego sumarlos como un vector para obtener la dirección y la magnitud de la velocidad relativa de la tierra al CMB. Una vez que esto se cancela, la anisotropía cae de 10 3 a 10 5 .
  2. Ya tenemos datos sobre muchos cuerpos astronómicos conocidos y podemos calcular su radiación en el rango de microondas relevante (si lo hay) y restarla directamente.
  3. Algunos tipos especiales de entidades pueden ser conocidas en astrofísica por emitir radiación en un patrón muy específico para que podamos reconocerlo y sustraerlo inmediatamente.
  4. El ruido de microondas del polvo de nuestra galaxia y otros cuerpos astronómicos también es significativo y esa parte a veces simplemente se ignora en los cálculos de CMB, mientras que en otros se cancela mediante el uso de datos conocidos.

El problema es este: en el punto 1. ya asumimos isotropía (que es una de las cosas que queremos probar) y no sabemos si lo que hemos sustraído incluye también un componente de CMB.

Además, dado que no conocemos la ubicación exacta de todas y cada una de las galaxias, nubes de polvo, etc. en el universo observable, no podemos confiar en el punto 2. Siempre podemos pensar que estamos mirando el CMB, pero podemos estar mirando algunos radiación tenue desplazada hacia el rojo procedente de alguna entidad astrofísica.

Debido a esto, sé que mis conjeturas 1 y 2 (y tal vez incluso 3) anteriores son incorrectas. Mi falta de conocimiento sobre la naturaleza de la radiación de cuerpos astrofísicos específicos me dificulta aún más sacar conclusiones. Así que me preguntaba si alguien podría explicar cómo se hace realmente.

PD He leído la pregunta ¿Cómo distinguimos el CMB de otras radiaciones? pero la discusión allí se limita a un caso construido muy específico y estoy interesado en una descripción un poco más detallada, pero cualitativa, de los procedimientos reales utilizados actualmente por los experimentadores que sé que son mucho más complicados.

¿Qué dicen los documentos de reducción de datos de Planck?
@RobJeffries Había leído los documentos de procesamiento de datos de plancks hfi amd lfi porque pensé que eran los relevantes para lo que estaba buscando, pero eran demasiado técnicos y se me pasaron por alto. Esperaba una respuesta de nivel de pregrado....
Ok, entonces, es útil saberlo.

Respuestas (1)

La forma principal en que, por ejemplo, Planck elimina los primeros planos es haciendo observaciones en una variedad de frecuencias diferentes (ver imagen a continuación). Esto permite comparaciones entre los diferentes mapas que facilitan mucho la eliminación de los primeros planos astrofísicos. Esto sí implica un conocimiento previo de los tipos de radiación más destacados (sincrotrón y polvo térmico). La precisión con la que Planck hace esto fue vital para desafiar los datos de BICEP hace unos años cuando su descuido de la emisión del polvo llevó al anuncio de una detección de polarización en modo B por inflación.

Con respecto a su cuarto punto, el predecesor de Planck, WMAP, no usó los datos del disco galáctico debido a la alta intensidad de los primeros planos aquí. No estoy seguro de si Planck hace lo mismo (ciertamente muestran mapas limpios del cielo completo en sus páginas web).

Finalmente, el desplazamiento Doppler del CMB debido a los movimientos relativos de la galaxia y la Tierra se resta fácilmente. Sin embargo, el método para esto es un poco más complicado matemáticamente. La idea básica es que podemos deconstruir el mapa completo en términos de una suma de funciones (armónicos esféricos) y el dipolo causado por el movimiento relativo solo afecta a uno de estos (aquel para el que l=1) que, en consecuencia, puede ignorarse. (mira aquí http://background.uchicago.edu/~whu/intermediate/map5.html para más detalles).

Mapas de frecuencia de Planck separados