Análisis de Anisotropía en la Expansión Cosmológica

Abstract

En este trabajo hacemos un análisis sistemático de la isotropía de la expansión del espacio e investi-gamos la posibilidad de atribuir a efectos cosmológicos la observación de anomalías en los mapas de la Radiación Cósmica de Fondo (RCF): magnitud anómala del cuadripolo, alineamiento coincidente del cuadripolo y el octupolo, y asimetría hemisférica de la varianza en la RCF. Estos efectos represen-tan desviaciones estadísticamente significativas respecto a las anisotropías en el modelo cosmológico estándar CDM, lo cual significa que –de no ser explicados por causas instrumentales – son indicati-vos de posibles fuentes de origen cosmológico. Se realiza un análisis direccional del parámetro de Hubble H0 encaminadas a identificar correlaciones direccionales entre H0 y las mencionadas anoma-lías en la RCF. El análisis aplicado a una selección de datos del catálogo de galaxias NASA/IPAC re-sulta en una cota superior de asimetría en H0 (95% confidence level) de 15% en la dirección del cua-dripolo y del eje de varianza de la RCF. También se exploran variaciones de H0 dependiendo de la di-rección de observación mediante un ajuste de los datos a una función de dipolo. Se observa una leve distribución dipolar a partir de la cual se deriva una cota superior (95% confidence level) de anisotro-pía de H0 de 16%. El peso estadístico de estos resultados depende críticamente de la manera como se estiman los errores de medición de distancia y velocidad de las galaxias incluidas en el análisis.

Abstract

This paper presents the results of a systematic analysis of isotropy in the expansion rate and the possi-bility to attribute to cosmological effects the observations of anomalies in cosmic background radia-tion (CBR) maps, namely: quadrupole anomalous magnitude, coincident alignment of the CBR quad-rupole and octupole, and hemispheric CBR variance asymmetry. These effects represent statistically significant deviations relative to the anisotropies in the standard CDM cosmological model, which means that – unless instrumental effects are the cause – they could signal possible cosmological ef-fects. To detect intrinsic anisotropies, a directional analysis of H0 is performed aimed at identifying correlations between H0 and the above mentioned CMB anomalies. This analysis applied to a set of galaxies obtained from the NASA/IPAC catalogue results in an upper 95% confidence level (CL) H0 asymmetry of 15% in the direction of the CMB quadrupole and the axis of hemispheric RCF variance asymmetry. Also, variations of H0 according to direction of observation are explored by means of a Least Squares fit of the H0 data to a dipole function. A weak H0 dipole anisotropy is observed and an upper limit (95% CL) of 16% H0 variation in the sky is established. The statistical significance of these results depends critically in the assumptions made related to the systematic errors in the measure-ments of distance and velocity of the galaxies included in the analysis.