Warum hat die Fourier-Transformation dieses CMB-Bildes ein Loch?

Das Wüstenteleskop der BBC zielt darauf ab, unser Universum altern zu lassen . Das folgende Bild zeigt den kosmischen Mikrowellenhintergrund des Atacama Cosmology Telescope oder ACT. Es sieht so aus, als wäre dies mit einer divergierenden Farbkarte gezeichnet , was sinnvoll ist, da sie wahrscheinlich die Durchschnittstemperatur und wahrscheinlich zumindest ihre Dipolkomponente abgezogen haben, wenn nicht mehr ( CMBR-Dipolanisotropie (ℓ = 1)

Aber als ich es genau betrachtete, dachte ich, ich hätte eine seltsame Regelmäßigkeit in der räumlichen Skala bemerkt, also habe ich es heruntergeladen und in Python importiert und die Fourier-Transformation durchgeführt, um zu sehen, was ich finden würde.

Obwohl dies eine hässliche und sehr unwissenschaftliche Analyse ist, sehe ich immer noch sowohl einen scharfen Cutoff unterhalb einer räumlichen Frequenz von 1,0 inversen Grad als auch „Klingeln“ oder J 1 Besselartige Welligkeit bei höheren Frequenzen.

Sind eines oder beide davon tiefgreifend und wichtig für die Analyse oder ein instrumentelles Artefakt oder etwas anderes?

Das Bild in der BBC-Nachricht ist ein JPEG, und Sie können die Diskontinuitäten des Unterfelds (ein Teil der Art und Weise, wie die JPEG-Wavelets implementiert sind) sehen, sobald die drei RGB-Farbkanäle getrennt sind, aber dies ist ein quadratisches Gitter und steht nicht im Zusammenhang mit dem eindeutig kreisförmigen Muster in der Fourier-Transformation.

unwissenschaftliche Hack-Analyse

Probieren Sie aus, was Sie mit einem Bild aus weißem Rauschen erhalten?

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Nachdem ich mir nun die Arbeit von Aiola et al. (2020) stellt sich heraus, dass sie für diese Karte die Daten gefiltert haben, um niederfrequente Multipole mit auszuschließen | l | < 150 , was etwa 1 Grad entspricht. Diese Filterung wurde für alle Karten in der Arbeit durchgeführt und wird für das dramatische "Loch" in Ihrer Fourier-Transformation verantwortlich sein.

Was die Hochfrequenzringe betrifft, so könnten sie hoch entsprechen l Spitzen im Winkelleistungsspektrum des CMB, aber andere zu beachtende Dinge:

Ich weiß nicht, ob das Bild bereits einen Dekonvolutionsprozess durchlaufen hat. Wenn nicht, wird Ihre CMB-Signatur auch mit der FT der Winkelantwortfunktion der Teleskope multipliziert (wahrscheinlich eine Bessel-ähnliche Funktion mit einigen Hochfrequenzmerkmalen).

Die endliche Größe der Karte führt zu Apodisationseffekten, wobei Ihre Fourier-Transformation die Faltung der CMB-Transformation mit der FT der Apodisationsfunktion ist (eine enge 2D S ich N C Funktion.

Sie müssen sich auch um die Pixelgröße kümmern. Die Pixelierung ist eine Faltung des wahren Signals mit einem quadratischen Top-Hat-Kern. Dies führt auch eine multiplikative Funktion in die Netto-Fourier-Transformation der FT des Pixelkerns ein (d. h. Multiplizieren mit einem breiten 2D S ich N C Funktion). Ich glaube, ich sehe das als kreuzförmiges Muster auf dem Bild.

Das ist eine Karte im E-Modus , keine Karte im T-Modus. Die Spitzen im EE-Leistungsspektrum sind stärker ausgeprägt als im TT-Leistungsspektrum, das Sie zeichnen.
Das CMB-TT-Spektrum hat eigentlich kein Loch bei niedrigem l, wie es in der von Ihnen gezeigten Darstellung aussieht. Diese Handlung zeigt tatsächlich l²*C(l), nicht nur C(l). Das lässt es so aussehen, als gäbe es bei l = 200 mehr Leistung als bei l = 10, aber das ist nicht der Fall.
Einverstanden (über die l 2 Faktor).

Für diese spezifische E-Modus-Karte haben wir einen Wiener-Filter angewendet, um die Modi mit hohem SN (diese „Ringe“) hervorzuheben.

Ich wende auch weiterhin den folgenden Filter an: ( ( 1 + ( k X / 5 ) − 4 ) − 1 ) ∗ ( ( 1 + ( k / 150 ) − 4 ) − 1 ) . Dieser zweite Filter ergibt das "Loch" und eine "dünne" vertikale Linie in Ihrem 2D-PS. Das obige Bild dient nur zu PR-Zwecken.

Bei Aiola et al. (2020) werden die gezeigten Karten durch Anwendung des kx- und k-Filters erstellt, aber wir wenden keinen Wiener-Filter an (auch hier erfolgt die Filterung zu Visualisierungszwecken).

Die für die Analyse verwendeten ursprünglichen Rohkarten sind hier verfügbar: https://lambda.gsfc.nasa.gov/product/act/actpol_prod_table.cfm

Wie amaurea betont, ist dies eine E-Modus-Karte und keine Temperaturkarte.

Ich verstehe! 1 , 2 :-) Vielen Dank und Willkommen bei Stack Exchange!
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