Wie werden Rohbeobachtungen verarbeitet, um reine CMB-Daten zu erhalten?

Ich bin verwirrt darüber, wie sie Strahlung von unerwünschten astronomischen Quellen identifizieren und subtrahieren, während sie die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung messen.

Folgendes hatte ich anfangs vermutet:

  1. Die Dipolanisotropie wird durch Messen von Anisotropien ermittelt A , B Und C willkürlich X , j , z Richtungen und addieren sie dann wie einen Vektor, um die Richtung und Größe der Relativgeschwindigkeit der Erde zum CMB zu erhalten. Sobald diese aufgehoben ist, fällt die Anisotropie ab 10 3 Zu 10 5 .
  2. Wir haben bereits Daten von vielen bekannten astronomischen Körpern und können deren Strahlung im relevanten Mikrowellenbereich (falls vorhanden) berechnen und direkt abziehen.
  3. In der Astrophysik ist möglicherweise bekannt, dass einige spezielle Arten von Entitäten Strahlung in einem ganz bestimmten Muster emittieren, sodass wir sie sofort erkennen und subtrahieren können.
  4. Mikrowellenrauschen vom Staub unserer Galaxie und anderen astronomischen Körpern ist ebenfalls signifikant und dieser Teil wird manchmal in CMB-Berechnungen einfach ignoriert, während er in anderen durch die Verwendung bekannter Daten aufgehoben wird.

Das Problem ist folgendes: In Punkt 1 nehmen wir bereits Isotropie an (was eines der Dinge ist, die wir beweisen wollen) und wir wissen nicht, ob das, was wir subtrahiert haben, auch eine Komponente von CMB enthält.

Da wir auch nicht die genaue Position jeder einzelnen Galaxie, Staubwolke usw. im beobachtbaren Universum kennen, können wir uns nicht auf Punkt 2 verlassen. Wir denken vielleicht immer, dass wir den CMB betrachten, aber vielleicht sehen wir uns einige an schwache, rotverschobene Strahlung von irgendeiner astrophysikalischen Einheit.

Aus diesem Grund weiß ich, dass meine Vermutungen 1 und 2 (und vielleicht sogar 3) oben falsch sind. Mein Mangel an Wissen über die Natur der Strahlung von bestimmten astrophysikalischen Körpern macht es mir noch schwerer, Schlussfolgerungen zu ziehen. Deshalb wollte ich fragen, ob jemand erklären könnte, wie es tatsächlich gemacht wird.

PS Ich habe die Frage gelesen, wie wir die CMB von anderer Strahlung unterscheiden? aber die Diskussion dort ist auf einen sehr spezifischen konstruierten Fall beschränkt, und ich bin an einer etwas detaillierteren, aber qualitativen Beschreibung der tatsächlichen Verfahren interessiert, die derzeit von Experimentatoren verwendet werden und von denen ich weiß, dass sie viel komplizierter sind.

Was sagen die Planck-Datenreduktionspapiere?
@RobJeffries Ich hatte Plancks HFI- und LFI-Datenverarbeitungspapiere gelesen, da ich dachte, dass sie für das, wonach ich suchte, relevant sind, aber zu technisch waren und mir völlig über den Kopf gingen. Ich hatte auf eine Antwort auf Bachelor-Niveau gehofft....
Ok dann - nützlich zu wissen.

Antworten (1)

Die Hauptmethode, mit der beispielsweise Planck Vordergründe entfernt, besteht darin, Beobachtungen bei einer Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen durchzuführen (siehe Abbildung unten). Dies ermöglicht Vergleiche zwischen den verschiedenen Karten, die es viel einfacher machen, astrophysikalische Vordergründe zu entfernen. Dies erfordert jedoch Vorkenntnisse über die wichtigsten Strahlungsarten (Synchrotron und thermischer Staub). Die Genauigkeit, mit der Planck dies tut, war entscheidend, um die BICEP-Daten vor einigen Jahren in Frage zu stellen, als ihre Vernachlässigung der Emission von Staub zu einer Ankündigung einer Entdeckung der B-Modus-Polarisation durch Inflation führte.

In Bezug auf Ihren 4. Punkt hat Plancks Vorgänger WMAP die Daten von der galaktischen Scheibe aufgrund der hohen Vordergrundintensität hier nicht verwendet. Ich bin mir nicht sicher, ob Planck dasselbe tut (sie zeigen auf ihren Webseiten sicherlich gereinigte Karten des gesamten Himmels).

Schließlich kann die Doppler-Verschiebung des CMB aufgrund relativer Bewegungen der Galaxie und der Erde leicht subtrahiert werden. Die Methode dafür ist jedoch etwas mathematisch aufwendiger. Die Grundidee ist, dass wir die vollständige Karte in Form einer Summe von Funktionen (Kugelharmonische) zerlegen können und der durch die Relativbewegung verursachte Dipol nur eine davon beeinflusst (diejenige, für die l = 1), die folglich ignoriert werden kann. ( Weitere Einzelheiten finden Sie hier http://background.uchicago.edu/~whu/intermediate/map5.html ).

Separate Planck-Frequenzkarten