Geschwindigkeit des Sonnensystems relativ zu CMB

In dem Buch „Eine Einführung in die Wissenschaft der Kosmologie“ von Raine und Thomas haben sie zwei Gleichungen

Δ T T = v C cos ⁡ θ ' ( 4.14 )
T = ( 3.372 ± 0,014 ) × 10 − 3 cos ⁡ θ ' K ( 4.15 )
Aus diesen beiden Beziehungen wurde die Geschwindigkeit des Sonnensystems relativ zu CMB geschrieben als 371 ± 1 km/s in die Richtung ( l = 264.14 ± 0,3 ∘ ,   B = 48.26 ± 0,3 ∘ ) . Wie kommen wir zu dieser Geschwindigkeit und Richtung?

CMB-Dipolanisotropie ... also was ist die Frage?
Sie müssen die vorhergesagte Anisotropie numerisch an die gemessenen Daten anpassen. Das mag einfach klingen, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass es das nicht ist. Der CMB-Datensatz weist eine Reihe nicht trivialer systematischer Fehlerquellen auf, die sorgfältig kontrolliert werden müssen. Sie müssen die vollständigen Datenanalysepapiere lesen, um zu verstehen, wie die Zusammenarbeit vorgegangen ist, und es ist normalerweise eine gute Idee, die für eine solche Analyse verantwortlichen Teammitglieder zu kontaktieren, um die Details zu besprechen, wenn Sie Ihre eigene Analyse durchführen oder das Ergebnis verwenden möchten nicht-triviale eigene Forschung.
@CuriousOne Ich denke, es ist wahrscheinlich viel einfacher, nur den Dipol zu messen - er ist im Vergleich zum Rest des Signals sehr "laut" und das erste, was entfernt werden muss, um andere Analysen durchzuführen. Um eine sehr genaue Entfernung zu erzielen, ist wahrscheinlich viel Sorgfalt erforderlich, aber eine Geschwindigkeit innerhalb von 1 km / s zu erreichen, wäre meiner Meinung nach nicht allzu schlecht.
@KyleOman: Könnte sein. 1 km / s von 370 klingt für mich nach einer ziemlich guten Genauigkeit ... aber vielleicht ist das Signal nicht empfindlich gegenüber dem galaktischen Hintergrund. Meine Sicht auf diese Dinge ist etwas "getrübt", da ich einmal ein Ohr von einer Postdoc zu hören bekam, die ihre kurze Karriere auf diesem Gebiet damit verbrachte, galaktische Gaswolken zu katalogisieren, die von der CMB-Analyse ausgeschlossen werden mussten ... da Damit war nur sehr wenig wissenschaftliche Ehre verbunden, und es war dennoch absolut notwendig, einen möglichst vollständigen Satz zu haben, um systematische Fehler aus der Analyse zu entfernen. Dies kann für den Dipol weniger entscheidend sein.
@CuriousOne Ja, das Signal sieht in etwa aus wie *****DIPOLE*****, Quadrupol, Oktupol, Hexadekapol, ... Sie können die rohe CMB-Karte hier sehen . Sie können ein bisschen den galaktischen Vordergrund entlang des Äquators sehen, aber überwältigend sehen Sie den DIPOLE;)

Antworten (2)

Zuerst nehmen Sie eine Messung der CMB-Temperaturkarte vor. Wenn man die Durchschnittstemperatur abzieht, sieht das so aus:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Hauptmerkmal, das hier zu sehen ist, ist ein klarer Dipol, die Signatur der Dopplerverschiebung, die durch die Bewegung des Detektors relativ zum CMB-Ruhesystem verursacht wird. Entlang des Äquators ist auch ein wenig Fuzz von galaktischen Vordergrundquellen zu sehen. Das eigentliche kosmologisch interessante CMB-Signal ist unter dem überwältigenden Dipol und den Vordergrund begraben.

Um eine Messung der Geschwindigkeit zu erhalten, passt man einfach einen Dipol an die Karte an (wobei der Monopol oder die mittlere Temperatur bereits abgezogen ist), was wie Ihre Gleichung 4.14 aussieht. Ihre 4.15 sieht für mich aus dem Zusammenhang gerissen etwas faul aus, denn wenn θ ' reicht von 0 Zu 2 π , erhalten Sie negative Werte für die Temperatur. Ich glaube jedenfalls nicht, dass es wirklich nötig ist. Sobald der Dipol passt, wissen Sie, in welche Richtung die Bewegung geht (ich vermute θ ' ist definiert als ein Winkelversatz von einem Referenzwinkel) und seine Größe ( v / C ). Von dort ist es nur noch eine Frage der Umrechnung in galaktozentrische Koordinaten ( l , B ) .

Wenn wir uns relativ zum CMB bewegen, werden CMB-Photonen dopplerverschoben (und der Betrag hängt von der Richtung relativ zum CMB-Rahmen ab). Dies induziert einen Dipol in der Temperaturfluktuationskarte

T ( θ ) = T 0 ( 1 + v / C cos ⁡ θ )

zuerst bestellen v , die wir messen können. Die Richtung und Geschwindigkeit kann zum Beispiel gefunden werden, indem ein Dipol an CMB-Temperaturkarten angepasst wird, die zum Beispiel von WMAP und Planck produziert werden. Für mehr Details darüber, wie es tatsächlich in der Praxis gemacht wird, siehe zum Beispiel den Planck-Artikel über die Doppler-Verstärkung des CMB.

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