Kosmologie - Modellierung der CMB-Anisotropien
Wenn wir uns die verfeinerte, korrigierte CMB-Karte für den gesamten Himmel ansehen, gibt es eine große Verschmutzung des Vordergrunds, was eine Art ist anisotropyin diesen Karten. Wir können sehen, dass diese Vordergrundemissionen aus der Milchstraßengalaxie stammen. Die Intensität von CMB ist entlang der Ebene der galaktischen Ebene hoch und nimmt mit zunehmender Intensität ab. In diesen können wir sekundäre Anisotropien beobachten, bei denen es sich um Synchrotronemissionen aus der Galaxie handelt. Diese Emissionen bilden die Vordergrundkontamination. Um die CMB-Emission vom Himmel zu betrachten, müssen wir diese Vordergrundemissionen subtrahieren.
Das folgende Bild zeigt den CMB mit Vordergrundemissionen.
Dipolanisotropie
Es gibt eine andere Art von Anisotropie, die in der CMB-All-Sky-Karte gefunden wurde und als Dipol-Anisotropie bezeichnet wird. Es ist nicht mit dem frühen Universum verbunden. Dies kann mit sphärischen harmonischen Funktionen dargestellt werden. Wenn sich auf der sphärischen Oberfläche ein Muster befindet und wir es mit mathematischen Funktionen abbilden möchten, können wir dies mit trigonometrischen Funktionen tun. Wenn wir also abbilden, kann es sich um einen Monopol handeln, der in jeder Richtung gleich ist, oder um einen Dipol, der die Eigenschaften umdreht, wenn er um 180 Grad gedreht wird. Ebenso haben wir Quadrupol und so weiter. Für ein komplexes Muster kann es als die Summe dieser Monopole, Dipole, Quadrupole usw. ausgedrückt werden.
Das CMB wird so modelliert, dass eine der Hauptquellen der Anisotropie in der All-Sky-Karte diese Dipolanisotropie ist, aber es ist keine ursprüngliche Modellierung des CMB. Dies ist im Bild unten zu sehen.
Die Dipolrichtung, die wir sehen, ist keine zufällige Richtung. Die Dipolanisotropie hat eine Richtung. Wir sehen die CMB-Intensität entlang einer bestimmten Richtung. Diese Richtung ist auf den Geschwindigkeitsvektor des Sonnensystems zurückzuführen. Die Geschwindigkeit der Erde kann in Bezug auf die Sonne oder den Mittelpunkt der Galaxie dargestellt werden. In der Richtung, in die sich die Erde bewegt, beobachten wir eine Blueshift und eine Rotverschiebung, und der Dipol liegt in dieser Richtung.
Das obige Bild hat ein typisches Dipol-Erscheinungsbild, da sich unsere Galaxie in eine bestimmte Richtung bewegt. Das Ergebnis ist - eine Seite des Himmels erscheint rotverschoben und die andere Seite des Himmels erscheint blauverschoben. In diesem Fall bedeutet Rotverschiebung, dass die Photonen eine längere Wellenlänge haben = kühler (also sehen sie im obigen Diagramm rückwärts von ihrem Namen blau aus).
Wir können sagen, dass sich die Erde zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer bestimmten Richtung in Bezug auf Sonne / galaktisches Zentrum / CMB am Himmel bewegt. Wenn wir dann einen beliebigen Winkel betrachten und die Temperatur für CMB messen, wäre dies anders. Dies liegt daran, dass wir Photonen messen, die entweder blauverschoben oder rotverschoben sind und von der Sichtlinie der Photonen am Himmel abhängen.
Punkte, die man sich merken sollte
Die Vordergrundkontamination in CMB All Sky Map wird als Anisotropie von CMB bezeichnet.
Diese Emissionen stammen aus unserer eigenen Milchstraßengalaxie.
Die 2 Arten von Anisotropien sind: Dipolanisotropie und Winkelleistungsspektrumanisotropie.
Die Dipolanisotropie verläuft in einer bestimmten Richtung, während die Anisotropie des Winkelleistungsspektrums überall verteilt ist.