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Utente:Vale maio/Sandbox4

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en:CMB cold spot

L'area cerchiata è la macchia fredda

La macchia fredda nella radiazione cosmica di fondo o macchia fredda del WMAP, è una porzione della volta celeste che, se vista nelle microonde, appare più larga e fredda rispetto alle proprietà medie della radiazione cosmica di fondo (CMB). Mediamente, la fluttuazione tipica delle temperature della CMB è nell'ordine di 10-5, mentre la macchia fredda è di 70 µK più fredda della temperatura media della CMB (approssimativamente di 2,7 K).

Il raggio della macchia è di 5° circa; il centro si trova alle coordinate galattiche: lII = 207.8°, bII = −56.3° (equatoriale: α: = 03h15m05s, δ = −19d35m02s). Questa si trova nell'emisfero sud della volta celeste, nella costellazione dell'Eridano.

Secondo i modelli teorici generalmente accettati dalla comunità scientifica, le fluttuazioni più larghe della radiazione di fondo avvengono entro una scala angolare di circa 1°; per questo motivo, macchie fredde grandi come queste appaiono alquanto improbabili. Esistono alcune spiegazioni alterniative per questa macchia, quali il Supervuoto di Eridano o il Grande Vuoto. Questa regione sembra essere grande all'incirca 150 Mpc, ovvero 500 milioni di anni luce, ad uno spostamento verso il rosso di , con una densità di materia di molto minore rispetto alla densità media allo spostamento verso il rosso. Un vuoto così grande influisce sulla radiazione di fondo osservata tramite l'effetto Sachs-Wolfe. Se esistesse un'altra regione di supervuoto comparabile a questa, sarebbe una delle più larghe strutture dell'universo osservabile.


Scoperta e significato

Al primo anno di risultati del WMAP, è stata scoperta una regione nella costellazione dell'Eridano più fredda dell'area circostante.[1]. In seguito, usando i dati al terzo anno del WMAP, è stato calcolato il significato statistico di quest'area: la probabilità di trovare una deviazione almeno pari a questa, nelle simulazioni gaussiane, è risultato essere dell'1,85%[2]. In questo modo appare improbabile, ma non impossibile, che la macchia fredda sia stata generata dal meccanismo standard delle fluttuazioni quantistiche durante il periodo di inflazione cosmologica, che nella maggior parte dei modelli inflazionistici dà luogo a statistiche di tipo gaussiane. La macchia fredda potrebbe anche essere un segnale di fluttazioni primordiali di tipo non-gaussiane.

Studi recenti, tuttavia, hanno messo in dubbio la significatività statistica di questo punto freddo[3].

Possibili altre cause

Supervuoto

 
Correlazione tra il supervuoto e la temperatura della radiazione di fondo[4]

Una possibile spiegazione della macchia fredda è un supervuoto tra noi e la radiazione cosmica di fondo primordiale. Tale vuoto può produrre una regione più fredda rispetto all'area circostante, per l'effetto Sachs-Wolfe integrato o l'effetto Rees-Sciama[5]; questo effetto sarebbe molto più piccolo se l'energia oscura non estendesse il vuoto al passaggio dei fotoni.

Rudnick ed altri studiosi[6] hanno trovato un salto nella conta numerica galattica della sonda NRAO VLA Sky Survey in direzione della macchia fredda, suggerenti la presenza di un supervuoto. Da allora, alcuni studi hanno messo in dubbio la spiegazione del supervuoto; la correlazione tra il salto della NVSS e la macchia fredda è risultata essere marginale usando un'analisi statistica più conservativa[7]. Inoltre, un'indagine diretta per le galassie in diversi campi di un grado quadrato all'interno della macchia fredda non hanno trovato alcuna prova di un super vuoto[8]. Tuttavia, la spiegazione del supervuoto non è stata eliminata del tutto: rimane interessante dal momento che il supervuoto sembra che possa cambiare in maniera misurabile la radiazione di fondo[4][9].

Anche se i vuoti di grandi dimensioni sono conosciuti nell'universo, questo dovrebbe essere eccezionalmente vasto per poter generare la macchia fredda, probabilmente 1000 volte più grande in volume devuoti tipici previsti. Si troverebbe da 6 a 10 miliardi di anni luce di distanza e avere una dimensione di circa un miliardo di anni luce.

Texture cosmica

Nel 2007, Cruz ed altri studiosi [10] hanno ipotizzato che la macchia fredda sia dovuta ad una texture cosmica, ciò che resta di una transizione di fase nell'universo primordiale.



Cosmic Texture

In late 2007, Cruz et al. [11] argued that the Cold Spot could be due to a cosmic texture, a remnant of a phase transition in the early Universe. This is an exotic explanation, but worth considering since a supervoid would have to be so big to produce the Cold Spot.

Parallel universe

A controversial claim by Laura Mersini-Houghton is that it could be the imprint of another universe beyond our own, caused by quantum entanglement between universes before they were separated by cosmic inflation.[12] Laura Mersini-Houghton said, "Standard cosmology cannot explain such a giant cosmic hole" and made the remarkable hypothesis that the WMAP cold spot is "… the unmistakable imprint of another universe beyond the edge of our own." If true this provides the first empirical evidence for a parallel universe (though theoretical models of parallel universes existed previously). It would also support String theory. The team claims there are testable consequences for its theory. If the parallel universe theory is true there will be a similar void in the southern hemisphere of the Celestial sphere.[13]

Sensitivity to finding method

Researchers at the University of Michigan pointed out that the cold spot is mainly anomalous because it stands out compared to the relatively hot ring around it; it is not unusual if one only considers the size and coldness of the spot itself[14]. More technically, its detection and significance depends on using a compensated filter like a Mexican hat wavelet to find it.

See also

References

  1. ^ (EN) Cruz, Martínez-González, Vielva e Cayón, Detection of a non-Gaussian Spot in WMAP, MNRAS 356 29-40, su arxiv.org, 18-05-2004. URL consultato il 27-06-2009.
  2. ^ Cruz, Cayón, Martínez-González, Vielva & Jin (2007), "The non-Gaussian Cold Spot in the 3-year WMAP data", Astrophys.J. 655 11-20
  3. ^ Zhang & Huterer (2009), "Disks in the sky: A reassessment of the WMAP "cold spot", http://arxiv.org/abs/0908.3988
  4. ^ a b Granett, Neyrinck & Szapudi, [1] "An Imprint of Super-Structures on the Microwave Background due to the Integrated Sachs-Wolfe Effect", ApJ, 683, L99
  5. ^ Inoue & Silk, 2006, "Local Voids as the Origin of Large-Angle Cosmic Microwave Background Anomalies I", ApJ 648 23-30
  6. ^ "Extragalactic Radio Sources and the WMAP Cold Spot", ApJ, 671, pp. 40-44
  7. ^ Smith & Huterer, "No evidence for the cold spot in the NVSS survey", MNRAS, submitted
  8. ^ Granett, Szapudi & Neyrinck, "Galaxy Counts on the CMB Cold Spot", ApJ, in press
  9. ^ Dark Energy and the Imprint of Super-Structures on the Microwave Background
  10. ^ M. Cruz, N. Turok, P. Vielva, E. Martínez-González, M. Hobson, A Cosmic Microwave Background Feature Consistent with a Cosmic Texture, in Science, vol. 318, 2007, p. 1612, DOI:10.1126/science.1148694. URL consultato il 25 ottobre 2007.
  11. ^ M. Cruz, N. Turok, P. Vielva, E. Martínez-González, M. Hobson, A Cosmic Microwave Background Feature Consistent with a Cosmic Texture, in Science, vol. 318, 2007, p. 1612, DOI:10.1126/science.1148694. URL consultato il 25 ottobre 2007.
  12. ^ The void: Imprint of another universe?, New Scientist, 2007-11-24
  13. ^ Evidence for a parallel universe?, The Blog of Science
  14. ^ Zhang & Huterer (2009), "Disks in the sky: A reassessment of the WMAP "cold spot", http://arxiv.org/abs/0908.3988


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