Point froid CMB - CMB cold spot

Cet article concerne le supervide possible dans la constellation de l'Eridan. Pour le supervide de Canes Venatici, voir Giant Void .
La zone encerclée est le point froid. Les lignes noires de la carte CMB de Planck indiquent chaque constellation, le point froid se trouve dans la constellation de l'Eridan. Le cercle bleu est la ligne équatoriale dans la sphère céleste. Image générée avec Celestia
La zone encerclée est le point froid dans le WMAP.

Le CMB Cold Spot ou WMAP Cold Spot est une région du ciel observée dans les micro - ondes qui s'est avérée inhabituellement grande et froide par rapport aux propriétés attendues du rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMBR). Le « point froid » est environ 70 µK (0,00007 K ) plus froid que la température moyenne du CMB (environ 2,7 K), alors que la moyenne quadratique des variations de température typiques n'est que de 18 µK. À certains endroits, le « point froid » dévie 140 µK plus froid que la température moyenne du CMB.

Le rayon du « point froid » sous-tend environ 5° ; il est centré sur la coordonnée galactique l II = 207,8°, b II = −56,3° ( équatoriale : α = 03 h 15 m 05 s , δ = −19° 35′ 02″). Elle se trouve donc dans l' hémisphère céleste austral , en direction de la constellation de l' Éridan .

Typiquement, les plus grandes fluctuations de la température primordiale du CMB se produisent sur des échelles angulaires d'environ 1°. Ainsi, une région froide aussi grande que le « point froid » semble très improbable, étant donné les modèles théoriques généralement acceptés. Diverses explications alternatives existent, y compris un soi-disant Eridanus Supervoid ou Great Void . Ce serait une région extrêmement vaste de l'univers, d'environ 150 à 300 Mpc ou 500 millions à un milliard d' années-lumière de diamètre et 6 à 10 milliards d'années-lumière de distance, au décalage vers le rouge , contenant une densité de matière beaucoup plus petite que la densité moyenne à ce décalage vers le rouge. Un tel vide affecterait le CMB observé via l' effet Sachs-Wolfe intégré . Si un supervide comparable existait, ce serait l'une des plus grandes structures de l' univers observable .

Découverte et signification

CMB Cold Spot a également été observé par le satellite Planck avec une importance similaire. Image générée avec le programme Celestia

Au cours de la première année de données enregistrées par la sonde d'anisotropie micro-onde Wilkinson (WMAP), une région du ciel dans la constellation de l' Éridan s'est avérée plus froide que la zone environnante. Par la suite, en utilisant les données recueillies par WMAP sur 3 ans, la signification statistique d'une région aussi grande et froide a été estimée. La probabilité de trouver un écart au moins aussi élevé dans les simulations gaussiennes était de 1,85 %. Ainsi, il semble peu probable, mais pas impossible, que le point froid ait été généré par le mécanisme standard des fluctuations quantiques lors de l'inflation cosmologique , qui dans la plupart des modèles inflationnistes donne lieu à des statistiques gaussiennes. Le point froid peut également, comme suggéré dans les références ci-dessus, être un signal de fluctuations primordiales non gaussiennes.

Certains auteurs ont remis en cause la signification statistique de ce point froid.

En 2013, le CMB Cold Spot a également été observé par le satellite Planck avec une importance similaire, écartant la possibilité d'être causé par une erreur systématique du satellite WMAP.

Causes possibles autres que la fluctuation primordiale de la température

Le grand « point froid » fait partie de ce qu'on a appelé un « axe du mal » (ainsi nommé parce qu'il n'est pas prévu de voir la structure).

Supervide

L' empreinte ISW moyenne de 50 supervides sur le fond diffus cosmologique : échelle de couleurs de -20 à +20 µK.

Une explication possible du point froid est un énorme vide entre nous et le CMB primordial . Une région plus froide que les lignes de visibilité environnantes peut être observée si un grand vide est présent, car un tel vide provoquerait une annulation accrue entre l' effet Sachs-Wolfe intégré "tardif" et l' effet Sachs-Wolfe "ordinaire". Cet effet serait beaucoup plus faible si l'énergie noire n'étirait pas le vide lorsque les photons le traversaient.

Rudnick et al . a trouvé une baisse du nombre de galaxies NVSS en direction du point froid, suggérant la présence d'un supervide . Depuis lors, quelques travaux supplémentaires ont jeté le doute sur l'explication supervide. La corrélation entre le pendage NVSS et le point froid s'est avérée marginale en utilisant une analyse statistique plus conservatrice. De plus, une étude directe des galaxies dans plusieurs champs d'un degré carré dans le point froid n'a trouvé aucune preuve d'un supervide. Cependant, l'explication supervide n'a pas été entièrement exclue ; cela reste intrigant, car les supervides semblent capables d'affecter le CMB de manière mesurable.

Une étude de 2015 montre la présence d'un supervide d'un rayon de 1,8 milliard d'années-lumière et centré à 3 milliards d'années-lumière de notre galaxie en direction du point froid, probablement associé à celui-ci. Cela en ferait le plus grand vide détecté et l'une des plus grandes structures connues. Des mesures ultérieures de l'effet Sachs-Wolfe montrent également son existence probable.

Bien que de grands vides soient connus dans l'univers, un vide devrait être exceptionnellement vaste pour expliquer le point froid, peut-être 1 000 fois plus grand en volume que les vides typiques attendus. Il serait distant de 6 milliards à 10 milliards d' années-lumière et de près d'un milliard d'années-lumière de diamètre, et il serait peut-être encore plus improbable de se produire dans la structure à grande échelle que le point froid WMAP dans le CMB primordial.

Une étude de 2017 a rapporté des enquêtes ne montrant aucune preuve que des vides associés dans la ligne de mire auraient pu causer le point froid du CMB et a conclu qu'il pourrait plutôt avoir une origine primordiale.

Une chose importante pour confirmer ou exclure l'effet Sachs-Wolfe intégré tardivement est le profil de masse des galaxies dans la région, car l'effet ISW est affecté par le biais des galaxies qui dépend des profils de masse et des types de galaxies.

Texture cosmique

Fin 2007, ( Cruz et al. ) ont avancé que le Cold Spot pourrait être dû à une texture cosmique , vestige d'une transition de phase au début de l'Univers.

Univers parallèle

Une affirmation controversée de Laura Mersini-Houghton est qu'il pourrait s'agir de l'empreinte d' un autre univers au-delà du nôtre, causée par l'intrication quantique entre les univers avant qu'ils ne soient séparés par l'inflation cosmique . Laura Mersini-Houghton a déclaré: "La cosmologie standard ne peut pas expliquer un trou cosmique aussi géant" et a fait l'hypothèse remarquable que le point froid WMAP est "... l'empreinte indubitable d'un autre univers au-delà du nôtre". Si cela est vrai, cela fournit la première preuve empirique d'un univers parallèle (bien que des modèles théoriques d'univers parallèles existaient auparavant). Il soutiendrait également la théorie des cordes . L'équipe prétend qu'il y a des conséquences vérifiables pour sa théorie. Si la théorie de l'univers parallèle est vraie, il y aura un vide similaire dans l' hémisphère opposé de la sphère céleste (que le New Scientist a signalé être dans l'hémisphère céleste austral ; les résultats de l'étude du réseau du Nouveau-Mexique l'ont signalé comme étant dans l'hémisphère sud. Nord).

D'autres chercheurs ont modélisé le point froid comme potentiellement le résultat de collisions de bulles cosmologiques, encore une fois avant l'inflation.

Une analyse informatique sophistiquée (utilisant la complexité de Kolmogorov ) a mis en évidence un point froid nord et sud dans les données satellitaires : « ... parmi les régions à fort caractère aléatoire se trouve l'anomalie non gaussienne du sud, le point froid, avec une stratification attendue pour les vides. L'existence de son homologue, un Northern Cold Spot avec des propriétés aléatoires presque identiques parmi d'autres régions à basse température est révélée. "

Ces prédictions et d'autres ont été faites avant les mesures (voir Laura Mersini ). Cependant, en dehors du point froid du sud, les diverses méthodes statistiques ne parviennent généralement pas à se confirmer concernant un point froid du nord. Il a été noté que la « carte K » utilisée pour détecter le point froid du Nord avait deux fois la mesure du caractère aléatoire mesurée dans le modèle standard. La différence est supposée être causée par le caractère aléatoire introduit par les vides (les vides non comptabilisés ont été supposés être la raison de l'augmentation du caractère aléatoire au-dessus du modèle standard).

Sensibilité à la méthode de recherche

Le point froid est principalement anormal car il se démarque par rapport à l'anneau relativement chaud qui l'entoure ; ce n'est pas inhabituel si l'on ne considère que la taille et la froideur de l'endroit lui-même. Plus techniquement, sa détection et sa signification dépendent de l'utilisation d'un filtre compensé comme une ondelette de chapeau mexicain pour le trouver.

Voir également

Remarques

Les références

Liens externes

Coordonnées : Carte du ciel 03 h 15 m 05 s , −19° 35′ 02″