Anomalias na distribuição angular da radiação cósmica de fundo em microondas / Anomalies in the angular distribution of the cosmic microwave background

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Uma característica intrigante da distribuição angular da Radiação Cósmica de Fundo em Microondas (RCFM) foi identificada por meio da análise dos dados obtidos pelo Satélite COsmic Background Explorer (COBE). Foi constatado que o valor do quadrupolo medido é mais baixo que o esperado pelo modelo ΛCDM. Análises posteriores mostraram que a probabilidade de ocorrência do valor do quadrupolo observado é surpreendentemente baixa nesse modelo. Outras características não previstas pelo modelo ΛCDM foram detectadas na distribuição angular da RCFM por meio do estudo das medidas do primeiro e dos três anos de observações do satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), tais como o alinhamente entre o quadrupolo e o octopolo, a planaridade do quadrupolo e do octopolo, o Cold Spot e a assimetria Norte-Sul. A probabilidade de que a distribuição angular das flutuações de temperatura da RCFM apresente essas características é muito baixa (menor que 5%), sendo consideradas anômalas e, portanto, merecem uma maior investigação. Nesse trabalho, para investigar as anomalias na RCFM usamos a função de correlação de dois pontos e os dados de 3 e 5 anos do satélite WMAP. As análises foram feitas por hemisférios e por quadrantes nos mapas ILC (Internal Linear Combination) utilizando um corte Galáctico bem específico: a máscara KQ85 |b| ≤ 10°. A análise por hemisférios mostrou uma diferença significativa de potência entre os hemisférios do céu opostos nos dados do WMAP5, concordando com os resultados obtidos para o WMAP3. A probabilidade dessa assimetria entre os hemisférios ocorrer, considerando que o modelo ΛCDM esteja correto, foi calculada, para os 5 mapas analisados, entre 4% e 7,7%. Esse resultado, que na média é de 6,6%, não indica que a diferença de potência entre os hemisférios sul e norte seja anômala. Análises posteriores, feitas por quadrantes, mostraram 3 assimetrias entre o quadrante inferior direito e os demais quadrantes. A probabilidade dessas 3 assimetrias acontecerem simultaneamente, para o ΛCDM, foi calculada em 0,3%, considerando o mapa ILC de 5 anos produzido pelos pesquisadores do WMAP (ILC5). Essas assimetrias são, portanto, consideradas anômalas. Para uma análise mais detalhada, foram feitas duas mudanças nos valores do quadrupolo e do octopolo no espectro de potência do modelo ΛCDM. Na primeira alteração, o quadrupolo e o octopolo assumiram o mesmo valor do hexadecupolo do modelo. Na segunda mudança, o quadrupolo e o octopolo assumiram seus respectivos valores observacionais do WMAP5. Novas probabilidades foram, então, calculadas para esses espectros ligeiramente modificados e elas não apresentaram mudanças muito significativas tanto por hemisférios quanto por quadrantes, o que nos leva a concluir que as assimetrias não estão relacionadas aos valores do quadrupolo e octopolo. Por fim, três hipóteses foram testadas para tentar explicar a anomalia dos quadrantes: uma possível influência do Cold Spot, do alinhamento entre o quadrupolo e o octopolo, ou da assimetria da máscara utilizada na análise. Todavia, nenhuma das hipóteses acima explica a anomalia por quadrantes. Além disso, ao contrário do que se esperava, quando a máscara KQ85 não é utilizada na análise, a probabilidade das 3 assimetrias acontecerem simultaneamente no mapa ILC5 cai para menos de 0,1%.

ASSUNTO(S)

cosmologia anomalies anomalias distribuição angular cosmology angular distribution radiação cósmica de fundo cosmic microwave background

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