La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Il Fondo Cosmico a Microonde Le anisotropie a varie scale I fenomeni coinvolti Corso di Cosmologia Osservativa A.A. 2004-2005 Roberto Decarli.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Il Fondo Cosmico a Microonde Le anisotropie a varie scale I fenomeni coinvolti Corso di Cosmologia Osservativa A.A. 2004-2005 Roberto Decarli."— Transcript della presentazione:

1 Il Fondo Cosmico a Microonde Le anisotropie a varie scale I fenomeni coinvolti Corso di Cosmologia Osservativa A.A Roberto Decarli

2 Lo spettro - Le anisotropie La radiazione cosmica di fondo è il migliore esempio di corpo nero in natura. T = 2,726 ± 0,005 K. Deviazioni dallisotropia sono osservate a partire da una parte su Per studiare la scala dei processi responsabili delle anisotropie, sviluppiamo le deviazioni sullo spettro delle armoniche sferiche: Lindice l fissa la scala delle anisotropie. Per l grande si può considerare l~2 /3, dove è la dimensione angolare della fluttuazione (in radianti). m fissa invece landamento delle anisotropie rispetto ad un asse di riferimento.

3 Sviluppo delle anisotropie – 1 Usiamo il complesso coniugato di T/T Ipotesi ergodica (valida solo per fluttuazioni a piccola scala angolare) Dallortonormalità delle armoniche sferiche Studiamo la funzione di correlazione fra le fluttuazioni in temperatura misurate in due direzioni n 1 e n 2 : Polinomio di Legendre Dove i c l = rappresentano lo spettro angolare di potenza. Lordine zero (l=0, m=0) rappresenta un contributo costante (fluttuazione su scala molto maggiore delluniverso), e non è quindi misurabile. Al primo ordine (l=1) si ha il contributo di dipolo, legato al moto dellosservatore rispetto al fluido comovente. Una volta sottratti i contributi della rotazione della Terra attorno al Sole e del Sole attorno al centro galattico, rimane un contributo dato dallo spostamento della galassia rispetto alle pareti del corpo nero. Ipotesi di isotropia

4 Sviluppo delle anisotropie – 2 Il dipolo non è dovuto a effetto Doppler (il quale fa aumentare energia e frequenza dei fotoni di uno stesso fattore 1+ cos, ma la temperatura dipende dallenergia per unità di frequenza!), bensì ad un aumento del flusso di fotoni e ad una contrazione dellangolo solido => I( ) = (1 + cos ) I( ) => Tolto il contributo del dipolo, risulta significativo leffetto Sachs-Wolfe, che imputa le variazioni di temperatura della radiazione a fluttuazioni del potenziale gravitazionale. La variazione di potenziale contribuisce come /c 2 ; a questo si somma il contributo del time dilation: T/T = - a/a = -2 /3c 2, quindi leffetto netto è T/T = 1/3 /c 2 = 1/3 / ( /ct) 2, dove è la scala della perturbazione. Questo termine tiene conto dellemissione del fotone; serve poi considerare altre perturbazioni della metrica dovute a masse poste lungo il cammino del fotone (effetto Rees-Sciama: T/T = 2c -2 dt) e alle onde gravitazionali. Questi effetti danno luogo alle fluttuazioni su larga scala (nellordine di 15°).

5 Le misure di COBE Dipolo: T/T 3,353 mK Fluttuazioni a larga scala (COBE DMR): T/T 30 K

6 Sviluppo delle anisotropie – 3 Scale intermedie sono legate a fluttuazioni aventi prossima allorizzonte di Hubble al tempo della ricombinazione. Da qui in poi, al diminuire della scala divengono sempre più importanti gli effetti estrinseci, legati al percorso dei fotoni dalla ricombinazione fino a noi. Fra i fattori intrinseci, possiamo considerare: - perturbazioni adiabatiche nella densità: comportano fluttuazioni del tipo T/T 1/3 / ; - perturbazioni legate al moto delle cariche al momento della ricombinazione: T/T / ( /ct). In realtà si tratta di risolvere numericamente lequazione di Boltzmann per i fotoni, considerando gli urti Thomson. Oscillazioni Sakharov (onde stazionarie attenuate) Sachs-Wolfe

7 Le misure di WMAP Fluttuazioni a intermedia e piccola scala: T/T 1,8 K

8 Effetto Sunyaev-Zeldovich Fotoni del CMB che entrano in una regione di plasma caldo (ad esempio in ammassi di galassie) vengono energizzati dagli elettroni del plasma, fino a raggiungere lo spettro x. In quella linea di vista osserveremo quindi meno fotoni in microonde: Limportanza delleffetto SZ è legata alla possibilità di misurare la costante di Hubble: Emissione per bremsstrahlung in x Nota dallo spettro x

9 Bibliografia Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology – The origin and evolution of cosmic structure, John Wiley & Sons, LTD (2002). On the web:


Scaricare ppt "Il Fondo Cosmico a Microonde Le anisotropie a varie scale I fenomeni coinvolti Corso di Cosmologia Osservativa A.A. 2004-2005 Roberto Decarli."

Presentazioni simili


Annunci Google