Будущее наблюдений CMB: как изменятся наши знания о ранней Вселенной?

Спутник Planck был представлен и ожидался в течение долгого времени как окончательный эксперимент по измерению температурных флуктуаций космического микроволнового фона (CMB) по всему небу.

Один из больших вопросов, на который все еще требуется ответ и который Планк мог бы помочь прояснить, касается динамики и движущих механизмов в первых фазах Вселенной, в частности в период, называемый inflation.

К счастью , есть место для улучшений в малых масштабах, т. е. небольших участках неба, наблюдаемых с чрезвычайно высоким разрешением, и, что более важно, для экспериментов по измерению поляризации реликтового излучения. Я знаю, что на ближайшие годы запланирован ряд экспериментов по поляризации, в основном с земли и с аэростатов (насчет спутников не уверен).

Конечно, некоторые из этих результатов исключат некоторые из возможных инфляционных сценариев, но до какого уровня?

Сможем ли мы когда-нибудь сказать: «инфляция произошла таким образом»?

В данный момент я не готов писать полный пост на эту тему, но одна из важных вещей, в измерении которой заинтересованы исследователи, — это очень специальный параметр, обозначенный f_nl. Этот параметр связан с тем, что известно как изначальная негауссовость, которая, по сути, вводит идею о том, что спектр мощности Вселенной не безмасштабен.
правильно. Я забыл про негауссовость.
@astromax Мне тоже был бы интересен ответ здесь, если вы найдете на это время.
У нас был приглашенный лектор в Университете, выступавший с докладом о спутнике «Планк». Он сравнил карту WAMP с гораздо лучшим пространственным разрешением Планка и сделал замечание, что Планк по пространственному разрешению достиг предела реальных физических размеров структур в реликтовом излучении. Таким образом, утверждал он, CMB-телескопы следующего поколения (если они будут построены) не будут иметь лучшего пространственного разрешения, потому что это не сможет улучшить разрешение изображения. Это анекдотическая часть знаний о наших пределах, я надеюсь, вы сможете как-нибудь найти ее, если вам небезразлично.

Ответы (2)

Это большой вопрос. Я знаю пару действительно важных вещей об инфляции, которые люди хотят иметь возможность зафиксировать, используя космический микроволновый фон.

Во-первых, измеряются так называемые Е- и В-моды, которые представляют собой компоненты без завихрений и дивергенции мод реликтового излучения:

E/Bрежимы

По сути, измерение крупномасштабных гауссовских B-мод от первичных гравитационных волн поможет ограничить энергетический масштаб инфляции. Он также может быть в состоянии исключить большинство экпиротических и чисто криволинейных/неоднородных моделей повторного нагрева (тот же источник).

Другая вещь, на которую обращают внимание люди, — это идея изначальной негауссовости, которая представляет собой поправки второго порядка к гауссовым флуктуациям, присутствующим в реликтовом излучении ( обзорная статья ; ранние результаты планка ). Измерение параметра, называемого ф н л (отклонение от гауссовости) было довольно важной частью текущих и будущих исследований, а также поможет исключить различные инфляционные модели. Этот ф н л параметр определяется следующим образом:

В этом случае мультипольные коэффициенты а л м температурной карты реликтового излучения можно записать в виде

а л м знак равно а л м ( г ) + ф н л а л м ( Н г )
куда а л м ( г ) является вкладом Гаусса и а л м ( Н г ) является негауссовским вкладом.

Хотя это поздно, я думаю, что обновление этой темы было бы интересно. С 2022 года планируются спутниковые эксперименты CMB, такие как PICO, LITEBIRD и CMB-Bharat. Эти эксперименты будут нацелены на такие масштабы наблюдения поляризации, как диполь, с чувствительностью порядка о ( р ) ∼ 10 − 4 . Идея состоит в том, чтобы достичь достаточной чувствительности, чтобы ограничить отношение тензора к скаляру, r. Этот параметр связан с амплитудой поляризации В-моды, источником которой являются первичные гравитационные волны.

Это был бы большой скачок по сравнению с обсерваторией SIMONS, которая планирует иметь чувствительность к цели. о ( р ) ∼   10 − 3 .

Будущее наблюдений CMB: как изменятся наши знания о ранней Вселенной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v