Planck missionens endelige resultat

[BjarneModerator Super Nova]

Den store gruppe af forskere bag ESAs Planck-mission har frigivet de endelige parametre for ΛCDM-modellen. De finder ingen overbevisende tegn på ny fysik. Dette betyder, at eventuelle korrektioner til Einsteins Generelle Relativitetsteori med en kosmologisk konstant må give resultater for den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling. som ikke afviger fra ΛCDM-modellen.

Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters

We present cosmological parameter results from the final full-mission Planck measurements of the CMB anisotropies. We find good consistency with the standard spatially-flat 6-parameter ΛCDM cosmology having a power-law spectrum of adiabatic scalar perturbations (denoted “base-ΛCDM” in this paper), from polarization, temperature, and lensing, separately and in combination. A combined analysis gives dark matter density Ω_ch² = 0.120±0.001, baryon density Ω_bh² = 0.0224±0.0001, scalar spectral index n_s = 0.965±0.004, and optical depth τ = 0.054±0.007 (in this abstract we quote 68% confidence regions on measured parameters and 95% on upper limits). The angular acoustic scale is measured to 0.03% precision, with 100θ_* = 1.0411±0.0003. These results are only weakly dependent on the cosmological model and remain stable, with somewhat increased errors, in many commonly considered extensions. Assuming the base-ΛCDM cosmology, the inferred late-Universe parameters are: Hubble constant H₀ = (67.4±0.5) km/s/Mpc; matter density parameter Ω_m = 0.315±0.007; and matter fluctuation amplitude σ₈ = 0.811±0.006. We find no compelling evidence for extensions to the base-ΛCDM model. Combining with BAO we constrain the effective extra relativistic degrees of freedom to be N_eff = 2.99±0.17, and the neutrino mass is tightly constrained to ∑ m_ν < 0.12 eV. The CMB spectra continue to prefer higher lensing amplitudes than predicted in base-ΛCDM at over 2σ, which pulls some parameters that affect the lensing amplitude away from the base-ΛCDM model; however, this is not supported by the lensing reconstruction or (in models that also change the background geometry) BAO data.

Forfatterne finder ikke nogen overbevisende evidens for nødvendigheden af en udvidelse af ΛCDM-modellen.
Forklaring: Størrelsen h er defineret ved, at H₀ = 100h km/s/Mpc.

 

[BjarneModerator Super Nova]

Forfatterne bag artiklen om Plancks endelige resultater skriver godt nok, at de ikke finder nogen overbevisende evidens for afvigelser fra ΛCDM-modellen; men man kan altid diskutere den mulige betydning af en af en 2σ-afvigelse. Der findes et hav af artikler, som i de seneste mange år har fremsat argumenter for anomalier i baggrundsstrålingen. Disse synes at vise, at Universet ikke er statistisk isotropt (ens i alle retninger). Der er kommet en artikel, som undersøger, om alle disse anomalier kan have den samme oprindelse, nemlig en ikke-gaussisk fordeling af fluktuationerne i gravitationspotentialet.

Isotropic non-Gaussian g_NL-like toy models that reproduce the Cosmic Microwave Background anomalies

Recent observations of the Cosmic Microwave Background (CMB) have allowed claims for statistical anomalies in the behaviour of the CMB fluctuations to be made. Although the statistical significance of these remain only at the ∼(2-3)σ significance level, the fact that there are many different anomalies, several of which support a possible deviation from statistical isotropy, warrants the search for models affording a common mechanism to generate them. The goal of this paper is to investigate whether all these anomalies could originate from non-Gaussianity and to determine which properties such non-Gaussian models should have. We present a simple isotropic, non-Gaussian class of toy-models which can reproduce six heavily debated anomalies. We compare the presence of anomalies in simulated toy-model maps as well as Gaussian maps. We find that the following anomalies which are also found in Planck data, are commonly occuring in the toy-model maps: (1) Large scale hemispherical asymmetry (large scale dipolar modulation), (2) small scale hemispherical asymmetry (alignment of the spatial distribution of CMB power over all scales ℓ=[2,1500]) , (3) a strongly non-Gaussian hot or cold spot, (4) a low power spectrum amplitude for ℓ<30, including specifically (5) a low quadrupole and an unusual alignment between the quadrupole and the octopole, and (6) parity asymmetry of the lowest multipoles. We remark that this class of toy-models resembles models of primordial non-Gaussianity characterized by strongly scale-dependent g_NL-like trispectra.
 

De senere mange års observationer af den kosmiske mikrobølge-baggrundsstråling (CMB) har tilladt påstande om statistiske anomalier i baggrundsstrålingens fluktuationer. Skønt den statistiske signifikans begrænser sig til et (2-3)σ-niveau, er det et faktum, at flere af disse anomalier støtter en mulig afvigelse fra statistisk isotropi. Disse anomalier definerer nogle faste retninger i rummet. Man er derfor på udkik efter en fælles fysisk mekanisme, som kan forklare alle anomalierne.

Det er artiklens formål at undersøge, om anomalierne kan skyldes en ikke-gaussisk fordeling af fluktuationerne, samt at bestemme, hvilke egenskaber sådanne ikke-gaussiske modeller må have. Forfatterne præsenterer en simpel isotrop, ikke-gaussisk klasse af legetøjsmodeller, som kan reproducere seks meget omdiskuterede anomalier.

Forfatterne er blevet inspireret af de ikke-liniære led i gravitationspotentialet, som forekommer i visse inflationsmodeller. De undersøger isotrope, men ikke-gaussiske modeller, hvori de ikke-gaussiske fluktioner er årsagen til den tilsyneladende afvigelse fra statistisk isotropi i de observerede data.

Inflationsmodeller kan have både 2.-ordens- og 3.-ordensled i gravitationspotentialet:

Φ(x) = Φ_G(x) + f_NL(Φ_G²(x) – <Φ_G²(x)>) + g_NLΦ_G³(x)

Φ_G(x) er den lineære gaussiske del af gravitationspotentialet. Baggrundsstrålingen har en kold plet, som kun kan frembringes af 3.-ordensleddet, så forfatterne retter opmærksomheden mod g_NL-leddet. Forskerholdet bag Planck har imidlertid vist, et skalauafhængigt g_NL-led ikke kan forklare anomalierne, så artiklen undersøger i stedet g_NL-lignende legetøjsmodeller med en kraftig skalaafhængighed.

Forfatterne understreger, at artiklens formål ikke er at finde en fysisk model, som kan tilpasses de observerede data, men i stedet at bestemme, hvilke egenskaber en fysisk model må have.

 

[Forfatter]

Indlæg