CMB kall plats

Den här artikeln handlar om det möjliga superhålrummet i stjärnbilden Eridanus. För supervoid i Canes Venatici, se Giant Void .
Det inringade området är den kalla platsen. Svarta linjer i Plancks CMB-karta indikerar varje konstellation, kall fläck finns i Eridanus-konstellationen. Den blå cirkeln är ekvatoriallinjen i himmelssfären. Bild genererad med Celestia .
Det inringade området är den kalla platsen i WMAP.

CMB Cold Spot eller WMAP Cold Spot är ett område på himlen som ses i mikrovågor som har visat sig vara ovanligt stort och kallt i förhållande till de förväntade egenskaperna hos den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen (CMBR). "Kallpunkten" är ungefär 70 µK (0,00007 K ) kallare än den genomsnittliga CMB-temperaturen (ungefär 2,7 K), medan kvadratiska medelvärdet för typiska temperaturvariationer endast är 18 µK. Vid vissa punkter är den "kalla platsen" 140 µK kallare än den genomsnittliga CMB-temperaturen.

Radien för den "kalla fläcken" är ca 5°; den är centrerad vid den galaktiska koordinaten l II = 207,8° , b II = −56,3° ( ekvatorial : α = 03 h 15 m 05 s , δ = −19° 35′ 02″). Det är därför på det södra himmelska halvklotet , i riktning mot stjärnbilden Eridanus .

Typiskt inträffar de största fluktuationerna i den ursprungliga CMB-temperaturen på vinkelskalor på cirka 1°. Således verkar ett kallt område så stort som "den kalla platsen" mycket osannolikt, givet allmänt accepterade teoretiska modeller. Olika alternativa förklaringar finns, inklusive ett så kallat Eridanus Supervoid eller Great Void som kan finnas mellan oss och den ursprungliga CMB (förgrundshålrum kan orsaka kalla fläckar mot CMB-bakgrunden). Ett sådant tomrum skulle påverka den observerade CMB via den integrerade Sachs-Wolfe-effekten , och skulle vara en av de största strukturerna i det observerbara universum . Detta skulle vara en extremt stor del av universum, ungefär 150 till 300 Mpc eller 500 miljoner till en miljard ljusår i diameter och 6 till 10 miljarder ljusår bort, vid rödförskjutning , innehållande en densitet av materia mycket mindre än medeldensiteten vid den rödförskjutningen. [ citat behövs ]

Upptäckt och betydelse

CMB Cold Spot observerades också av Planck-satelliten med liknande betydelse. Bild genererad med Celestia-programmet.

Under det första året av data som registrerats av Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) , visade sig ett område på himlen i stjärnbilden Eridanus vara kallare än det omgivande området. Därefter, med hjälp av data som samlats in av WMAP under 3 år, uppskattades den statistiska signifikansen för en så stor, cool region. Sannolikheten att hitta en minst lika stor avvikelse i Gaussiska simuleringar visade sig vara 1,85 %. Det verkar således osannolikt, men inte omöjligt, att den kalla fläcken genererades av standardmekanismen för kvantfluktuationer under kosmologisk inflation , vilket i de flesta inflationsmodeller ger upphov till Gaussisk statistik. Den kalla fläcken kan också, som föreslagits i referenserna ovan, vara en signal om icke-Gaussiska primordiala fluktuationer.

Vissa författare ifrågasatte den statistiska signifikansen av denna kalla fläck.

Under 2013 observerades CMB Cold Spot också av Planck -satelliten med liknande betydelse, vilket förkastade möjligheten att orsakas av ett systematiskt fel i WMAP-satelliten.

Andra möjliga orsaker än primordial temperaturfluktuation

Den stora "kalla fläcken" utgör en del av vad som har kallats en " ondskans axel " (så kallad eftersom det var oväntat att se en struktur som denna).

Supervoid

Det genomsnittliga ISW- avtrycket 50 superhålrum har på Cosmic Microwave Background : [ förtydligande behövs ] färgskala från -20 till +20 µK.

En möjlig förklaring till den kalla fläcken är ett stort tomrum mellan oss och den ursprungliga CMB . Ett område som är svalare än omgivande siktlinjer kan observeras om ett stort tomrum finns, eftersom ett sådant tomrum skulle orsaka en ökad annullering mellan den "sena" integrerade Sachs–Wolfe-effekten och den "vanliga" Sachs–Wolfe-effekten. Denna effekt skulle vara mycket mindre om mörk energi inte sträckte ut tomrummet när fotoner gick igenom det.

Rudnick et al . hittade ett fall i NVSS- galaxantal i riktning mot den kalla punkten, vilket tyder på närvaron av ett stort tomrum. Sedan dess har några ytterligare verk gett tvivel om förklaringen "supervoid". Korrelationen mellan NVSS-dipp och den kalla punkten visade sig vara marginell med hjälp av en mer konservativ statistisk analys. Dessutom fann en direkt undersökning av galaxer i flera kvadratiska engradsfält inom den kalla fläcken inga bevis för ett superhålrum. Den supervoid-förklaringen har dock inte uteslutits helt; det är fortfarande spännande, eftersom supervoids verkar kunna påverka CMB mätbart.

En studie från 2015 visar närvaron av ett superhålrum som har en diameter på 1,8 miljarder ljusår och är centrerat på 3 miljarder ljusår från vår galax i riktning mot den kalla fläcken, troligen förknippad med den. Detta skulle göra det till det största tomrummet som upptäckts, och en av de största kända strukturerna. Senare mätningar av Sachs-Wolfe-effekten visar också att dess sannolika existens finns.

Även om stora tomrum är kända i universum, måste ett tomrum vara exceptionellt stort för att förklara den kalla fläcken, kanske 1 000 gånger större i volym än förväntade typiska tomrum. Det skulle vara 6 miljarder–10 miljarder ljusår bort och nästan en miljard ljusår tvärs över, och skulle vara kanske ännu mer osannolikt att inträffa i den storskaliga strukturen än vad den kalla WMAP-punkten skulle vara i den ursprungliga CMB.

En studie från 2017 rapporterade undersökningar som inte visar några bevis för att associerade tomrum i siktlinjen kunde ha orsakat CMB Cold Spot och drog slutsatsen att den istället kan ha ett ursprungligt ursprung.

En viktig sak för att bekräfta eller utesluta den sena integrerade Sachs-Wolfe-effekten är massprofilen för galaxer i området eftersom ISW-effekten påverkas av galaxförspänningen som beror på massprofilerna och typerna av galaxer.

I december 2021 lade Dark Energy Survey (DES), som analyserade deras data, fram fler bevis för korrelationen mellan Eridanus supervoid och CMB cold spot.

Kosmisk konsistens

I slutet av 2007 hävdade ( Cruz et al. ) att den kalla fläcken kan bero på en kosmisk textur , en rest av en fasövergång i det tidiga universum.

Parallellt universum

Ett kontroversiellt påstående av Laura Mersini-Houghton är att det kan vara avtrycket av ett annat universum bortom vårt eget, orsakat av kvantförveckling mellan universum innan de separerades av kosmisk inflation . Laura Mersini-Houghton sa, "Standard kosmologi kan inte förklara ett sådant gigantiskt kosmiskt hål" och gjorde hypotesen att WMAP-köldpunkten är "... det omisskännliga avtrycket av ett annat universum bortom vårt eget." Om det är sant, ger detta det första empiriska beviset för ett parallellt universum (även om teoretiska modeller av parallella universum existerade tidigare). Det skulle också stödja strängteori . [ citat behövs ] Teamet hävdar att det finns testbara konsekvenser för dess teori. Om teorin om parallelluniversum är sann, kommer det att finnas ett liknande tomrum i den himmelska sfärens motsatta halvklot (som New Scientist rapporterade vara på det södra himmelska halvklotet; resultaten av New Mexico-studien rapporterade att det var i Nordlig).

Andra forskare har modellerat den kalla fläcken som potentiellt ett resultat av kosmologiska bubbelkollisioner, igen före inflationen.

En sofistikerad beräkningsanalys (med Kolmogorov-komplexitet ) har härlett bevis för en nordlig och en sydlig kall plats i satellitdata: "...bland regionerna med hög slumpmässighet är den sydliga icke-Gaussiska anomalien, den kalla fläcken, med en förväntad stratifiering för tomrummen. Existensen av dess motsvarighet, en nordlig kall fläck med nästan identiska slumpegenskaper bland andra lågtemperaturområden avslöjas."

Dessa förutsägelser och andra gjordes före mätningarna (se Laura Mersini ) . [ citat behövs ] Men bortsett från den södra kalla fläcken, misslyckas de olika statistiska metoderna i allmänhet att bekräfta varandra när det gäller en nordlig kall fläck. "K-kartan" som användes för att detektera den norra kalla fläcken noterades ha dubbelt så mycket slumpmässighet som mäts i standardmodellen. Skillnaden spekuleras vara orsakad av den slumpmässiga slumpmässigheten som tomrum införs (otillbörliga tomrum spekulerades vara orsaken till den ökade slumpmässigheten över standardmodellen).

Känslighet för att hitta metod

Den kalla fläcken är huvudsakligen anomal eftersom den sticker ut jämfört med den relativt varma ringen runt den; det är inte ovanligt om man bara tar hänsyn till storleken och kylan på själva fläcken. Mer tekniskt beror dess upptäckt och betydelse på att man använder ett kompenserat filter som en mexikansk hattvåg för att hitta den. [ citat behövs ]

Se även

Anteckningar

externa länkar


Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CMB_cold_spot&oldid=1135913843 "