Análisis de anisotropías intrínsecas en mapas de radiación cósmica de fondo

Abstract

En este trabajo hacemos un análisis sistemático de la isotropía de la expansion del espacio e investigamos 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 óctuplo, y asimetría hemisférica de la varianza en la RCF. Estos efectos representan desviaciones estadísticamente significativas respecto a las anisotropías en el modelo cosmológico estándar ΛCDM, lo cual significa que de no ser explicados por causas instrumentales - son indicativos 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 anomalías en la RCF. El análisis aplicado a una selección de datos del catalogo de galaxias NASA/IPAC resulta en una cota superior de asimetría en H0 (95% confidence level) de 15% en la dirección del cuadripolo y del eje de varianza de la RCF. También se exploran variaciones de H0 dependiendo de la dirección 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 anisótropa 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 possibility to attribute to cosmological effects the observations of anomalies in cosmic background radiation (CBR) maps,
namely: quadrupole anomalous magnitude, coincident alignment of the CBR quadrupole and octupole, and hemispheric RCF variance asymmetry. These effects represent statistically significant deviations relative to the anisotropies in the standard ΛCDM cosmological model, which means that - unless instrumental effects are the cause - they could signal possible cosmological effects. 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 measurements of distance and velocity of the galaxies included in the analysis.