El CMB Cold Spot o WMAP Cold Spot es una región del cielo vista en microondas que se ha encontrado que es inusualmente grande y fría en relación con las propiedades esperadas de la radiación cósmica de fondo de microondas (CMBR). El "punto frío" es aproximadamente 70 µK (0,00007 K ) más frío que la temperatura media de CMB (aproximadamente 2,7 K), mientras que la raíz cuadrada de las variaciones típicas de temperatura es sólo 18 µK. [1] [nota 1] En algunos puntos, el "punto frío" se desvía 140 µK más frío que la temperatura media de CMB. [2]
El radio del "punto frío" subtiende alrededor de 5 °; está centrado en la coordenada galáctica l II = 207,8 °, b II = −56,3 ° ( ecuatorial : α = 03 h 15 m 05 s , δ = −19 ° 35 ′ 02 ″). Por lo tanto, se encuentra en el hemisferio celeste sur , en la dirección de la constelación de Eridanus .
Normalmente, las mayores fluctuaciones de la temperatura del CMB primordial se producen en escalas angulares de aproximadamente 1 °. Por tanto, una región fría tan grande como el "punto frío" parece muy poco probable, dados los modelos teóricos generalmente aceptados. Existen varias explicaciones alternativas, incluido el llamado Eridanus Supervoid o Great Void . Esta sería una región extremadamente grande del universo, aproximadamente de 150 a 300 Mpc o de 500 millones a mil millones de años luz de ancho y de 6 a 10 mil millones de años luz de distancia, [3] en el corrimiento al rojo., que contiene una densidad de materia mucho menor que la densidad promedio en ese corrimiento al rojo. [ cita requerida ] Tal vacío afectaría al CMB observado a través del efecto integrado Sachs-Wolfe . Si existiera un supervacío comparable , sería una de las estructuras más grandes del universo observable .
Descubrimiento e importancia
En el primer año de datos registrados por la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP), se descubrió que una región del cielo en la constelación de Eridanus era más fría que el área circundante. [4] Posteriormente, utilizando los datos recopilados por WMAP durante 3 años, se estimó la importancia estadística de una región tan grande y fría. Se encontró que la probabilidad de encontrar una desviación al menos tan alta en las simulaciones gaussianas era del 1,85%. [5] Por lo tanto, parece poco probable, pero no imposible, que el punto frío haya sido generado por el mecanismo estándar de fluctuaciones cuánticas durante la inflación cosmológica , que en la mayoría de los modelos inflacionarios da lugar a las estadísticas gaussianas. El punto frío también puede, como se sugiere en las referencias anteriores, ser una señal de fluctuaciones primordiales no gaussianas.
Algunos autores cuestionaron la importancia estadística de este punto frío. [6]
En 2013, el satélite Planck [7] también observó el CMB Cold Spot con un significado similar, descartando la posibilidad de que fuera causado por un error sistemático del satélite WMAP.
Posibles causas distintas a la fluctuación de temperatura primordial
El gran "punto frío" forma parte de lo que se ha llamado un " eje del mal " (llamado así porque no se prevé ver la estructura). [8]
Supervacío
Una posible explicación del punto frío es un gran vacío entre nosotros y el CMB primordial . Se puede observar una región más fría que las líneas de visión circundantes si hay un gran vacío, ya que tal vacío causaría una mayor cancelación entre el efecto Sachs-Wolfe integrado "tardío" y el efecto Sachs-Wolfe "ordinario". [10] Este efecto sería mucho menor si la energía oscura no estirara el vacío a medida que los fotones lo atraviesan. [11]
Rudnick y col . [12] encontró una caída en el número de galaxias NVSS en la dirección del Punto Frío, lo que sugiere la presencia de un supervacío . Desde entonces, algunos trabajos adicionales han puesto en duda la explicación supervacío. Se encontró que la correlación entre la caída de NVSS y el punto frío era marginal utilizando un análisis estadístico más conservador. [13] Además, un estudio directo de galaxias en varios campos de un grado cuadrado dentro del Punto Frío no encontró evidencia de un supervacío. [14] Sin embargo, la explicación supervacío no se ha descartado por completo; sigue siendo intrigante, ya que los superhuecos parecen capaces de afectar al CMB de forma mensurable. [9] [15] [16]
Un estudio de 2015 muestra la presencia de un supervacío que tiene un radio de 1.800 millones de años luz y está centrado a 3.000 millones de años luz de nuestra galaxia en la dirección del Punto Frío, probablemente asociado con él. [11] Esto lo convertiría en el vacío más grande detectado y una de las estructuras más grandes conocidas. [17] [nota 2] Las mediciones posteriores del efecto Sachs-Wolfe muestran también su probable existencia. [18]
Aunque se conocen grandes vacíos en el universo, un vacío tendría que ser excepcionalmente vasto para explicar el punto frío, quizás 1.000 veces más grande en volumen que los vacíos típicos esperados. Estaría a 6 mil millones a 10 mil millones de años luz de distancia y casi mil millones de años luz de diámetro, y quizás sería incluso más improbable que ocurriera en la estructura a gran escala que el punto frío WMAP en el CMB primordial.
Un estudio de 2017 [19] informó encuestas que no mostraban evidencia de que los vacíos asociados en la línea de visión pudieran haber causado el punto frío del CMB y concluyó que, en cambio, puede tener un origen primordial.
Una cosa importante para confirmar o descartar el efecto Sachs-Wolfe integrado tardío es el perfil de masa de las galaxias en el área, ya que el efecto ISW se ve afectado por el sesgo de las galaxias, que depende de los perfiles de masa y los tipos de galaxias. [20] [21]
Textura cósmica
A finales de 2007, ( Cruz et al. ) [22] argumentó que el Punto Frío podría deberse a una textura cósmica , un remanente de una transición de fase en el Universo temprano.
Universo paralelo
Una afirmación controvertida de Laura Mersini-Houghton es que podría ser la huella de otro universo más allá del nuestro, causado por el entrelazamiento cuántico entre universos antes de que fueran separados por la inflación cósmica . [3] Laura Mersini-Houghton dijo: "La cosmología estándar no puede explicar un agujero cósmico tan gigante" e hizo la notable hipótesis de que el punto frío de WMAP es "... la huella inconfundible de otro universo más allá del borde del nuestro". Si es cierto, esto proporciona la primera evidencia empírica de un universo paralelo (aunque anteriormente existían modelos teóricos de universos paralelos). También apoyaría la teoría de cuerdas [ cita requerida ] . El equipo afirma que su teoría tiene consecuencias comprobables . Si la teoría del universo paralelo es cierta, habrá un vacío similar en el hemisferio opuesto de la esfera celeste [23] [24] (que New Scientist informó que está en el hemisferio celeste sur; los resultados del estudio de matriz de Nuevo México informó que estaba en el norte [3] ).
Otros investigadores han modelado el punto frío como potencialmente el resultado de colisiones cosmológicas de burbujas, nuevamente antes de la inflación. [25] [26] [19]
Un sofisticado análisis computacional (utilizando la complejidad de Kolmogorov ) ha obtenido evidencia de un punto frío norte y sur en los datos del satélite: [27] "... entre las regiones de alta aleatoriedad se encuentra la anomalía no gaussiana del sur, el punto frío, con una estratificación esperada para los vacíos. Se revela la existencia de su contraparte, un Punto Frío del Norte con propiedades de aleatoriedad casi idénticas entre otras regiones de baja temperatura ".
Estas y otras predicciones se hicieron antes de las mediciones (ver Laura Mersini ). [ cita requerida ] Sin embargo, aparte del punto frío del sur, los métodos estadísticos variados en general no se confirman entre sí con respecto al punto frío del norte. [28] Se observó que el "mapa K" utilizado para detectar el punto frío del norte tenía el doble de la medida de aleatoriedad medida en el modelo estándar. Se especula que la diferencia se debe a la aleatoriedad introducida por los vacíos (se especuló que los vacíos no contabilizados eran la razón del aumento de la aleatoriedad por encima del modelo estándar). [29]
Sensibilidad al método de búsqueda
El punto frío es principalmente anómalo porque se destaca en comparación con el anillo relativamente caliente que lo rodea; no es inusual si uno solo considera el tamaño y la frialdad del lugar en sí. [6] Más técnicamente, su detección y significado depende del uso de un filtro compensado como una onda de sombrero mexicano para encontrarlo.
Ver también
- Gran Muralla CfA2
- Fondo de microondas cósmico
- Flujo oscuro
- Gran atractor
- Lista de vacíos más grandes
- Gran Muralla Sloan
- Muro del Polo Sur
- Vacío (astronomía)
- Sonda de anisotropía para microondas Wilkinson
Notas
- ↑ Después de restar la anisotropía dipolar , que se debe al desplazamiento Doppler de la radiación de fondo de microondas debido a nuestra peculiar velocidad relativa almarco de reposo cósmico comovivo . Esta característica es consistente con la Tierra moviéndose a unos 627 km / s hacia la constelación de Virgo .
- ↑ Una afirmación de Szapudi et al afirma que el vacío recién descubierto es la "estructura más grande jamás identificada por la humanidad". Sin embargo, otra fuente informa que la estructura más grande es el supercúmulo correspondiente a la sobredensidad NQ2-NQ4 GRB a 10 mil millones de años luz.
Referencias
- ^ Wright, EL (2004). "Reseña teórica de la anisotropía cósmica de fondo de microondas". En WL Freedman (ed.). Midiendo y Modelando el Universo . Midiendo y Modelando el Universo . Serie de Astrofísica de los Observatorios Carnegie. Prensa de la Universidad de Cambridge . pag. 291. arXiv : astro-ph / 0305591 . Código Bibliográfico : 2004mmu..symp..291W . ISBN 978-0-521-75576-4.
- ^ Woo, Marcus. "La cosa más grande del universo" . BBC . Consultado el 14 de agosto de 2015 .
- ^ a b c Chown, Marcus (2007). "El vacío: ¿huella de otro universo?" . Nuevo científico . 196 (2631): 34–37. doi : 10.1016 / s0262-4079 (07) 62977-7 .
- ^ Cruz, M .; Martínez-González, E .; Vielva, P .; Cayon, L. (2005). "Detección de una mancha no gaussiana en WMAP". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 356 (1): 29–40. arXiv : astro-ph / 0405341 . Código bibliográfico : 2005MNRAS.356 ... 29C . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2004.08419.x .
- ^ Cruz, M .; Cayon, L .; Martínez-González, E .; Vielva, P .; Jin, J. (2007). "El punto frío no gaussiano en los datos WMAP de 3 años". El diario astrofísico . 655 (1): 11-20. arXiv : astro-ph / 0603859 . Código Bibliográfico : 2007ApJ ... 655 ... 11C . doi : 10.1086 / 509703 .
- ^ a b Zhang, Ray; Huterer, Dragan (2010). "Discos en el cielo: una reevaluación de la WMAP 'punto frío ' ". Física de astropartículas . 33 (2): 69. arXiv : 0908.3988 . Código Bibliográfico : 2010APh .... 33 ... 69Z . CiteSeerX 10.1.1.249.6944 . doi : 10.1016 / j.astropartphys.2009.11.005 .
- ^ Ade, PAR; et al. (Colaboración Planck) (2013). "Resultados Planck 2013. XXIII. Isotropía y estadísticas del CMB". Astronomía y Astrofísica . 571 : A23. arXiv : 1303.5083 . Bibcode : 2014A & A ... 571A..23P . doi : 10.1051 / 0004-6361 / 201321534 .
- ^ Milligan el 22 de marzo de 2006 a las 22:31. "WMAP: El eje cósmico del mal - EGAD" . Blog.lib.umn.edu. Archivado desde el original el 7 de junio de 2015 . Consultado el 11 de mayo de 2014 .
- ^ a b Granett, Benjamin R .; Neyrinck, Mark C .; Szapudi, István (2008). "Una huella de superestructuras en el fondo de microondas debido al efecto integrado Sachs-Wolfe". El diario astrofísico . 683 (2): L99 – L102. arXiv : 0805.3695 . Código Bibliográfico : 2008ApJ ... 683L..99G . doi : 10.1086 / 591670 .
- ^ Kaiki Taro Inoue; Seda, Joseph (2006). "Vacíos locales como el origen de anomalías de fondo de microondas cósmico de gran ángulo I". El diario astrofísico . 648 (1): 23–30. arXiv : astro-ph / 0602478 . Código bibliográfico : 2006ApJ ... 648 ... 23I . doi : 10.1086 / 505636 .
- ^ a b Szapudi, I .; et al. (2015). "Detección de un supervacío alineado con el punto frío del fondo cósmico de microondas". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 450 (1): 288-294. arXiv : 1405,1566 . Código bibliográfico : 2015MNRAS.450..288S . doi : 10.1093 / mnras / stv488 . Lay resumen .
- ^ Rudnick, Lawrence; Marrón, karité; Williams, Liliya R. (2007). "Fuentes de radio extragalácticas y el punto frío de WMAP". El diario astrofísico . 671 (1): 40–44. arXiv : 0704.0908 . Código Bibliográfico : 2007ApJ ... 671 ... 40R . doi : 10.1086 / 522222 .
- ^ Smith, Kendrick M .; Huterer, Dragan (2010). "No hay evidencia del punto frío en la encuesta de radio NVSS". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 403 (2): 2. arXiv : 0805.2751 . Código bibliográfico : 2010MNRAS.403 .... 2S . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2009.15732.x .
- ^ Granett, Benjamin R .; Szapudi, István; Neyrinck, Mark C. (2010). "Galaxy cuenta con el CMB Cold Spot". El diario astrofísico . 714 (825): 825–833. arXiv : 0911.2223 . Código Bibliográfico : 2010ApJ ... 714..825G . doi : 10.1088 / 0004-637X / 714/1/825 .
- ^ Energía oscura y la huella de superestructuras en el fondo de microondas
- ^ Finelli, Fabio; García-Bellido, Juan; Kovacs, Andras; Paci, Francesco; Szapudi, Istvan (2014). "Un supervacío que imprime el punto frío en el fondo cósmico de microondas". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 455 (2): 1246. arXiv : 1405.1555 . Código bibliográfico : 2016MNRAS.455.1246F . doi : 10.1093 / mnras / stv2388 .
- ^ "Misterioso 'punto frío': ¿huella digital de la estructura más grande del universo?" . Noticias de descubrimiento . 2017-05-10.
- ^ Seshadri, Nadatur; Crittenden, Robert (2016). "Una detección de la huella integrada de Sachs-Wolfe de superestructuras cósmicas utilizando un enfoque de filtro combinado". El diario astrofísico . 830 (2016): L19. arXiv : 1608.08638 . Código bibliográfico : 2016ApJ ... 830L..19N . doi : 10.3847 / 2041-8205 / 830/1 / L19 .
- ^ a b Mackenzie, Ruari; et al. (2017). "Evidencia contra un supervacío causante del CMB Cold Spot". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 470 (2): 2328–2338. arXiv : 1704.03814 . Código Bib : 2017MNRAS.470.2328M . doi : 10.1093 / mnras / stx931 .
Otra explicación podría ser que el Punto Frío es el remanente de una colisión entre nuestro Universo y otro universo de "burbujas" durante una fase inflacionaria temprana (Chang et al. 2009, Larjo & Levi 2010).
- ^ Rahman, Syed Faisal ur (2020). "El enigma perdurable del punto frío cósmico" . Mundo de la física . 33 (2): 36. doi : 10.1088 / 2058-7058 / 33/2/35 .
- ^ Dupe, FX (2011). "Medición del efecto Sachs-Wolfe integrado". A&A . 534 : A51. arXiv : 1010.2192 . Bibcode : 2011A & A ... 534A..51D . doi : 10.1051 / 0004-6361 / 201015893 .
- ^ Cruz, M .; N. Turok; P. Vielva; E. Martínez-González; M. Hobson (2007). "Una característica de fondo de microondas cósmico consistente con una textura cósmica". Ciencia . 318 (5856): 1612–4. arXiv : 0710.5737 . Código Bibliográfico : 2007Sci ... 318.1612C . CiteSeerX 10.1.1.246.8138 . doi : 10.1126 / science.1148694 . PMID 17962521 .
- ^ Holman, R .; Mersini-Houghton, L .; Takahashi, Tomo (2008). "Avatares cosmológicos del paisaje I: entre corchetes la escala de ruptura SUSY". Physical Review D . 77 (6): 063510. arXiv : hep-th / 0611223 . Código Bibliográfico : 2008PhRvD..77f3510H . doi : 10.1103 / PhysRevD.77.063510 .
- ^ Holman, R .; Mersini-Houghton, Laura; Takahashi, Tomo (2008). "Avatares Cosmológicos del Paisaje II: Firmas CMB y LSS". Physical Review D . 77 (6): 063511. arXiv : hep-th / 0612142 . Código Bibliográfico : 2008PhRvD..77f3511H . doi : 10.1103 / PhysRevD.77.063511 .
- ^ Chang, Spencer; Kleban, Matthew; Levi, Thomas S. (2009). "Ver chocar mundos: efectos en el CMB de colisiones cosmológicas de burbujas". Revista de cosmología y física de astropartículas . 2009 (4): 025. arXiv : 0810.5128 . Código bibliográfico : 2009JCAP ... 04..025C . doi : 10.1088 / 1475-7516 / 2009/04/025 .
- ^ Checo, Bartłomiej; Kleban, Matthew; Larjo, Klaus; Levi, Thomas S; Sigurdson, Kris (2010). "Colisiones de burbujas polarizantes". Revista de cosmología y física de astropartículas . 2010 (12): 023. arXiv : 1006.0832 . Código Bibliográfico : 2010JCAP ... 12..023C . doi : 10.1088 / 1475-7516 / 2010/12/023 .
- ^ Gurzadyan, VG; et al. (2009). "Cielo de fondo de microondas cósmico de Kolmogorov". Astronomía y Astrofísica . 497 (2): 343. arXiv : 0811.2732 . Código Bibliográfico : 2009A & A ... 497..343G . doi : 10.1051 / 0004-6361 / 200911625 .
- ^ Rossmanith, G .; Raeth, C .; Banday, AJ; Morfill, G. (2009). "Firmas no gaussianas en los datos WMAP de cinco años identificados con índices de escala isotrópicos". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 399 (4): 1921-1933. arXiv : 0905.2854 . Código Bibliográfico : 2009MNRAS.399.1921R . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2009.15421.x .
- ^ Gurzadyan, VG; Kocharyan, AA (2008). "Parámetro de estocasticidad de Kolmogorov que mide la aleatoriedad en el fondo cósmico de microondas". Astronomía y Astrofísica . 492 (2): L33. arXiv : 0810.3289 . Bibcode : 2008A & A ... 492L..33G . doi : 10.1051 / 0004-6361: 200811188 .
enlaces externos
- Gran vacío en Eridanus, (punto frío de WMAP)
- Se encuentra un enorme agujero en el universo , Daily Tech
- Enorme agujero encontrado en el universo , Space.com , 2007-08-23
- Se encontró un enorme "agujero" en el cielo, dicen los expertos , National Geographic News
- BBC News: Gran 'nada cósmica' encontrada . BBC News , 2007-08-24
Coordenadas : 03 h 15 min 05 s , −19 ° 35 ′ 02 ″