利用WMAP三年数据,通过对信号进行球面方向可调小波分解,发现了宇宙微波背景(CMB)局部特征的显著排列和符号强度异常。首先,对准分析确定了天空中的两个平均优选平面,两者的法向轴都接近CMB偶极轴。第一平面由局部CMB特征被错误地对准的方向限定。在这个平面上还确定了一个平均优选轴,它非常靠近黄道两极轴。第二个平面由局部CMB特征避免的方向定义。这种排列异常为最近的结果提供了进一步的见解(Wiaux等人,2006年)。其次,符号强度分析确定了南银河半球三个平均的首选方向,其局部CMB特征的温度过高或过低:一个冷点基本上与已知的冷点相同(Vielva et al. 2004),第二个冷点非常接近CMB偶极轴的南端,以及一个热点靠近黄道极轴的南端。在这两种分析中,观测到的异常在小波尺度上对应于天球上10度左右的角度大小,全球显著性水平约为1%。进一步的研究表明,对齐和符号强度异常只有非常部分相关。仪器噪声,前景排放,以及其他系统的某种形式,强烈拒绝作为可能的起源的检测。一个解释可能仍然设想在一个全球违反宇宙的各向同性,诱导固有的统计各向异性的CMB。
英文摘要:
Significant alignment and signed-intensity anomalies of local features of the cosmic microwave background (CMB) are detected on the three-year WMAP data, through a decomposition of the signal with steerable wavelets on the sphere. Firstly, an alignment analysis identifies two mean preferred planes in the sky, both with normal axes close to the CMB dipole axis. The first plane is defined by the directions toward which local CMB features are anomalously aligned. A mean preferred axis is also identified in this plane, located very close to the ecliptic poles axis. The second plane is defined by the directions anomalously avoided by local CMB features. This alignment anomaly provides further insight on recent results (Wiaux et al. 2006). Secondly, a signed-intensity analysis identifies three mean preferred directions in the southern galactic hemisphere with anomalously high or low temperature of local CMB features: a cold spot essentially identified with a known cold spot (Vielva et al. 2004), a second cold spot lying very close to the southern end of the CMB dipole axis, and a hot spot lying close to the southern end of the ecliptic poles axis. In both analyses, the anomalies are observed at wavelet scales corresponding to angular sizes around 10 degress on the celestial sphere, with global significance levels around 1%. Further investigation reveals that the alignment and signed-intensity anomalies are only very partially related. Instrumental noise, foreground emissions, as well as some form of other systematics, are strongly rejected as possible origins of the detections. An explanation might still be envisaged in terms of a global violation of the isotropy of the Universe, inducing an intrinsic statistical anisotropy of the CMB.
Can a primordial magnetic field originate large-scale anomalies in WMAP data?
对威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)的宇宙微波背景温度图的几项精确分析揭示了一系列大角度尺度下的异常结果,这些结果似乎与协和宇宙学模型$Λ$ CDM中预期的统计各向同性不一致。因为这些异常似乎表明在空间中的首选方向,在这里,我们调查的签名,一个原始的磁场,可能存在于光子重子流体在去耦时代,可能产生的大角度模式所观察到的CMB温度波动地图。为了研究这些印记,我们模拟Monte Carlo CMB地图,这是统计各向异性的磁场引起的CMB多极之间的相关性。我们的分析揭示了存在的南北角相关的不对称现象,在这些蒙特卡洛地图,我们使用这些信息来建立这种现象观察到的WMAP地图的统计意义。此外,由于磁场在低阶CMB多极子中产生平面性,其中平面垂直于由磁场定义的优选方向,我们研究了两种CMB异常现象,即南北不对称和四极-八极平面对齐,可能具有共同起源的可能性。我们的研究结果,对于大角度,表明低阶CMB多极子之间的相关性引入一个足够强的磁场,可以重现一些大角度的各向异性功能映射在WMAP数据。我们还再次确认,在95%以上的CL,存在南北功率不对称的WMAP五年的数据。
Multipole vector anomalies in the first-year WMAP data: a cut-sky analysis
我们最近定义的多极矢量框架的频率特定的第一年WMAP的天空图,估计低-l多极系数从高纬度的天空通过一个功率均衡滤波器。虽然大多数这种类型的以前的分析只考虑了大量处理(和前景污染)的全天空地图,本方法允许更大的控制剩余前景,因此也可能为宇宙学重要的结论。低l球谐系数和相应的多极向量被制成表格以便于参考。使用这种形式主义,我们重新评估了一组早期的宇宙学和非宇宙学的低-l相关性的多极向量的基础上的索赔。首先,我们证明了Copi等人(2004)声称的明显的l=3和8相关性只存在于Tegmark等人(2003)制作的经过大量处理的地图中,因此必须被认为是该地图的伪影。第二,在99%的显著性水平上证实了著名的四极-八极相关性,并且在频率和天空切割方面表现出鲁棒性。因此,我们的分析支持了先前的主张。最后,Schwarz et al.(2004)所提出的低亮度与黄道的连线在这个分析中得到了名义上的证实,但也表明它非常依赖于严格的后验选择。事实上,我们表明,鉴于特殊的四极-八极排列,发现这样一个强大的与黄道对齐是不寻常的。
Bianchi Model CMB Polarization and its Implications for CMB Anomalies
我们推导出的CMB辐射转移方程的多极层次的形式,在近弗里德曼-罗伯逊-沃克极限的均匀,但各向异性,宇宙分类通过他们的Bianchi型。与以前的计算相比,这允许更复杂的处理复合,产生预测的辐射的偏振,并允许再电离。我们的推导不依赖于关于场方程动力学行为的任何假设,只是它要求各向异性小到复合;这已经是观测所要求的。我们计算的偏振信号的Bianchi VII h的情况下,最近提倡模仿几个大角度的CMB中观察到的异常功能的参数。我们发现,峰值偏振信号是~ 1.2微K的最佳拟合模型的温度各向异性,并主要局限于多极l<10。值得注意的是,在Bianchi模型预测的大角度EE和TE功率谱是一致的WMAP观测,通常被解释为早期再电离的证据。然而,在B-模式偏振的功率预测是类似的E-模式的功率和宇称违反相关性也预测的模型; WMAP非检测这些信号的准确性,试图解释大角度异常与全球各向异性投下进一步强烈的怀疑。另一方面,考虑到VIIh宇宙中存在更多的动力学自由度,这些自由度还有待与CMB观测进行比较,我们目前还不能明确地拒绝各向异性解释。
Cleaned Three-Year WMAP CMB Map: Magnitude of the Quadrupole and Alignment of Large Scale Modes
[Abridged] We have produced a cleaned map of the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) 3-year data using an improved foreground subtraction technique. We perform an internal linear combination (ILC) to subtract the Galactic foreground emission from the temperature fluctuations observed by the WMAP. We divide the whole sky into hundreds of pixel groups with similar foreground spectral indices over a range of WMAP frequencies, apply the ILC for each group, and obtain a CMB map with foreground emission effectively reduced. With the resulting foreground-reduced ILC map, we have investigated …
Correlating anomalies of the microwave sky: The Good, the Evil and the Axis
在最大的角尺度上,宇宙微波背景(CMB)的最新测量证实了许多意想不到的特征的存在。其中包括四极和八极相互之间的异常排列,以及在大于60度的尺度上顽固地缺乏角度相关。我们寻找这两种现象之间的相关性,并证明它们的存在。蒙特卡罗似然分析证实了先前的研究,并表明这两种异常的联合似然与最佳拟合的Lambda冷暗物质模型在>99.95% C. L.时不相容。与此同时,在微波天空中确定的一个假定的特殊轴("邪恶轴“)要求在原始标准通货膨胀的基础上对多极功率作出额外的贡献。我们发现,在CMB的首选轴的概念是误导和不一致的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)的三年数据。相反,数据需要一个首选平面,因此轴正好是该平面的法线方向。该平面内的旋转对称性与观测结果不一致,并在高置信度下被排除。
[摘要]我们将多极矢量框架应用于来自第一年WMAP数据的全天空地图。我们显着地扩展了我们以前的工作表明,两个最低的宇宙学有趣的多极,l=2和3,统计各向同性。这些结果进行了比较,使用相关方法获得的结果。特别是,四极和八极的平面出乎意料地对齐。此外,四极和八极的组合令人惊讶地与太阳系的几何形状和运动方向一致:它们定义的平面垂直于黄道平面和偶极子方向定义的平面,黄道平面仔细地将较强的极值和较弱的极值分开,在超过120度的天空中,在最大值和最小值之间的零轮廓的几度内运行。即使考虑到四极和八极相互对齐,我们发现它们与黄道的对齐不太可能超过98% C. L。并认为实际上不可能在>99.9% C. L.我们探讨前景的作用,表明已知的银河系前景不太可能导致这些相关性。多极向量,如个人的a_lm,是非常敏感的天空削减,我们证明,分析使用削减天空诱导相对较大的误差,从而削弱了观察到的相关性,但保持其一致性与全天空的结果。最后,我们将我们的测试COBE切割天空地图,并简要地扩展到更高的多极分析。如果我们观察到的相关性确实是一个非宇宙起源的信号,那么低-l功率的缺乏很可能会加剧,对我们理解大尺度宇宙学有重要影响。