Generalidades sobre la Radiación Cósmica de Fondo (RCF)

Wiliam Santiago Hipólito Ricaldi

DF-UFES

Janeiro de 2008

Origen de la RCF

En el Universo primordial electrones, protones y fotones interaccionaron fuertemente (z=1500).

Era de recombinación: aprox. 300 mil años despues del Big Bang.

Se formaron los primeros átomos de hidrogeno. El camino libre medio de los fotones aumenta.

Plasma

Universo neutro

Superficie de Último Scattering (SUS)

Z=1100, etapa de desacoplamiento entre materia y radiación. Fotones viajan “casi” libres.

Estos fotones forman lo que llamamos de Radiación Cósmica de Fondo.

1% do ruido da tv e da RCF

Gamow, Aplher e Herman 1948, predizem uma RCF isotrópica de ap. 5 K.

Scattering Compton

SUS

RCF isotrópica

Eq. Boltzmann

Eq. Geodésica

Métrica RW

Medida de la RCF

Penzias y Wilson 1965 (nobel de 1978).

Dicke, Burke, Peebles, Roll y Wilkinson.

1966-1970, Sachs, Wolfe Rees, Sciama, Zel'dovich, predijeron la existencia de perturbaciones primordiales del orden de 0.00001.

Sunyaev, sugiere anisotropias de temperatura da RCF.

Anisotropias de la RCF

Inhomogeneidad

pp'

Métrica RW perturbada

Sistema de eqs. de las anisotropias de la RCF

Electrons Neutrinos

Fotons

E. Compton

Protons

E. Coulomb

Matéria Escura

Espacio-tiempo RW perturbadoDependencia de: Componentes del

Universo

Parametro de Hubble

Características de las perturbaciones.

Curvatura del Universo

Duración de la Recombinación..

Medidas de las anisotropias de temperatura de la RCF (nobel 2006)

La confirmación de se corpo negro fué hecha por el FIRAS-COBE en 1990-92.

El DMR del COBE midió anisotropias en 1992 confirmando la existencia de inhomegeneidades en el Universo (perturbaciones).

Confrontamiento con datos

El espacio armónico es mais usado

Los coeficientes multipolares son varibles aleatorias

Espectro angular de potência

Dos dados observacionais

Cálculo teórico: CMBFAST, CMBASY,...

Testes estatísticos

Medidas WMAP: Modelo Estandar de la Cosmologia (LCDM)

Lanzado en el 2001. Primeras medidas en el 2003. Medidas recientes en el 2006. Flutuaciones de temp. del ordem de 0.00001

LCDM

“Posibles” comportamientos no predichos por el LCDM

Existencia de perturbacioes de isocurvatura además de las adiabáticas.

Existencia de una desviación de la invariancia de escala.

Existencia de desviaciones da gausianidad de la RCF.

Anomalias en las anisotropias de la RCF en los bajos multipolos (l=2,3...)

Anomalia I : Falta de potencia en el cuadrupolo y octupolo

Probabilidad en el LCDM: 0.015.

Porque nuestro Universo tiene valores tan bajos de ?

Anomalia II: Mayor correlación que la esperada

Probabilidad en el LCDM: 0.015.

Por que existen correlaciones en diferentes escalas?

Anomalia III: Ejes preferenciales y aliniamientos- 'Eje del Mal'

Probabilidad en el LCDM: 0.01

Que estaria suprimiendo y aliniando los multipolos?

Anomalia IV: Asimetria norte-sur

Diferencia de potencia entre los hemisferios norte (menor) y sur (maior). Prob. En el LCDM: 0.005.

Que estaria causando esta asimetria?.

Probabilidad de todas las anomalias juntas en el LCDM: 0.00000001!!!!

Posibles causas de las anomalias

Tratamiento no adecuado de los datos.

Fuentes de contaminacióno poco o nada conocidas (p. ex. Emissão Sunyaev -Zel'dovich).

Causas astrofísicas.

Causas Cosmológicas. Existencia de direcciones preferenciales. Conflicto com el Principio Cosmológico.

Universo isotrópico (estadisticamente)

Principio Cosmológico : El Universo es homogeneo e isotrópico

Cantidades estadisticas invariantes por traslaciones y rotaciones

Los coeficientes multipolares no estan correlacionados y sonestadisticamente independientes entre si.

Espectro de potencia

Universo anisotrópico (estadisticamente)

No existe simetria por rotación

Los coeficientes multipolares estan correlacionados y ya no son estadisticamente independientes entre si.

Misiones Futuras

EL Planck será lanzado en el 2008. Enviará dados entre 2009-2011.

Podria detectar ondas gravitacionais.

CMBPOL projetado para ser lançado em 2018.