Swirling controversy. The purported swirls in the cosmic microwave background could in fact be a spurious signal from within our galaxy, a rumor suggests.

BICEP2, come ‘ripulire’ il segnale gravitazionale dalla polvere galattica

A Marzo di quest’anno, il gruppo di ricercatori che lavorano al programma scientifico BICEP2 riportarono possibili evidenze del passaggio delle onde gravitazionali primordiali, dopo aver analizzato i dati relativi alla polarizzazione della radiazione cosmica di fondo (post). Nonostante ciò, molti scienziati hanno sollevato tutta una serie di dubbi su una “scoperta” di tale portata poiché la polvere galattica che costituisce il mezzo interstellare può produrre un segnale molto simile. Infatti, una recente analisi dei dati mostra che la contaminazione dovuta alla polvere determinerebbe una direzione preferenziale, o un allineamento, del segnale associato alla polarizzazione (post1post2). Gli autori suggeriscono che tale anisotropia potrebbe essere distinta dalla isotropia globale che ci si aspetta dalle onde gravitazionali orientate casualmente. I risultati di questo studio sono pubblicati su Physical Review Letters.

I modelli cosmologici prevedono delle ondulazioni dello spaziotempo, meglio note come onde gravitazionali, che devono emergere a seguito della fase di rapida espansione esponenziale, cioè l’inflazione cosmica, avvenuta subito dopo il Big Bang. Il passaggio di queste onde gravitazionali primordiali causa la rotazione dei cosiddetti modi-E, associati all’oscillazione del campo elettromagnetico, che si trasformano in modi-B osservabili nella mappa della polarizzazione della radiazione cosmica di fondo. Ora, il telescopio BICEP2, situato al Polo Sud, ha rivelato i modi-B ma ulteriori e più approfondite analisi dei dati hanno suggerito che si tratta proprio di un segnale dovuto alla polvere interstellare della Via Lattea, piuttosto che alle onde gravitazionali. Dunque, per risolvere il problema, Marc Kamionkowski e Ely Kovetz del Dipartimento di Fisica e Astronomia della Johns Hopkins University, nel Maryland, hanno elaborato un algoritmo per svelare il contributo della polvere galattica nei dati della polarizzazione della radiazione cosmica. Il loro metodo si basa sul fatto che i granelli di polvere interstellare sono allineati, e perciò emettono luce polarizzata, a causa dell’effetto dovuto al campo magnetico galattico. Se osserviamo una piccola porzione di cielo, ci aspettiamo che il campo magnetico sia abbastanza uniforme perciò la polarizzazione risultante dovrebbe avere una direzione preferenziale. Ciò porta ad una anisotropia caratteristica che quando viene analizzata in termini dei modi-B produce una geometria che dipende dall’angolo, detta “esadecapolare“, un fatto riconducibile sostanzialmente alla contaminazione della polvere. Insomma, gli autori ritengono che questa analisi dei dati possa fare da complemento ad altre tecniche osservative, come ad esempio quelle realizzate in funzione della frequenza, al fine di isolare il vero segnale associato ad un’onda gravitazionale per le future survey.

arXiv: Statistical diagnostics to identify Galactic foregrounds in B-mode maps

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