[論文レビュー] A Heliosheath Model for the Origin of the CMB Quadrupole Moment

H. N. Sharpe|ArXiv.org|May 18, 2009

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 12被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、宇宙背景放射（CMB）の四重極モーメントの非宇宙論的起源を提案し、太陽風の終止衝撃とヘリオシアー構造による幾何学的歪みが、CMB放射の伝播中に非等方性を印字する可能性を示唆している。太陽風圧の時間的変動が、これらの歪みを調整し得る。その結果、CMBの多重極モーメントや小スケールの角度パワー スペクトルに影響を与える可能性がある。

ABSTRACT

A non-cosmological origin for the CMB quadrupole moment is suggested in this paper. Geometric distortions to an otherwise isotropic CMB could be imprinted on the CMB radiation as it propagates through the asymmetric termination shock formed at the boundary of the solar wind and the local interstellar medium. In addition to this boundary distortion, the Voyager spacecraft observed abrupt changes in plasma properties and rapidly fluctuating magnetic and electric fields as they recently crossed the termination shock and entered the heliosheath. Several mechanisms are discussed which could potentially imprint the termination shock distortion on the CMB. Temporal variations of this distortion due to solar wind pressure wind changes could manifest in the multipole moments of the CMB. Speculations are presented for the effect of heliosheath radiative and dynamical processes on the observed small-scale angular power spectrum of the CMB.

研究の動機と目的

• CMB四重極モーメントの標準的宇宙論的解釈に疑問を呈し、局所的な天体物理学的起源を提示すること。
• 太陽風と局所銀河間媒体の相互作用によって形成されるヘリオシアー内の非対称構造が、CMB放射に歪みを及えるかどうかを調査すること。
• 太陽風圧の時間的変動が、これらの歪みをどのように調整し、CMB多重極モーメントに影響を与えるかを検討すること。
• ヘリオシアーの放射的および力学的プロセスが観測された小スケールCMB角度パワー スペクトルに与える可能性のある影響を検討すること。
• 原始的宇宙論的物理に依存しないCMB四重極の代替的説明についての議論を喚起すること。

提案手法

• 太陽風のダイナミクスに起因する非対称性を持つ幾何学的境界として終止衝撃をモデル化すること。
• この歪んだ境界を通過するCMB放射が非等方的特徴を獲得する仕組みを分析すること。
• ボイジャー探査機がヘリオシアー界面で観測した急激なプラズマおよび場の変化の役割を検討すること。
• 太陽風圧の変動に起因する衝撃構造の時間的変化を、時間的に変化するCMB歪みの駆動要因として検討すること。
• これらの歪みがCMB多重極モーメント、特に四重極にどのように印字されるかを推測すること。
• ヘリオシアーのプロセスがCMBの小スケール角度パワー スペクトルに与える可能性のある影響を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CMB四重極モーメントは、原始的宇宙論的不均一性ではなく、局所的な天体物理学的構造に起因する可能性があるか？
• RQ2 終止衝撃およびヘリオシアーが幾何学的およびプラズマ誘発効果を通じてCMB放射にどれほど歪みを及えるか？
• RQ3 時間的に変動する太陽風条件が、ヘリオシアー内でのCMB放射の歪みをどのように調整するか？
• RQ4 ヘリオシアーのダイナミクスがCMB多重極モーメントおよび角度パワー スペクトルにどのような観測可能なシグネチャーを残すか？
• RQ5 ヘリオスフィア内での非宇宙論的プロセスが、観測されたCMB四重極の振幅を説明できるか？

主な発見

• 本論文は、太陽風の非対称性に起因するヘリオシアー内の幾何学的歪みが、CMB四重極モーメントの原因である可能性を提案している。
• 太陽風圧の時間的変動が、時間的に変化する歪みを引き起こし、CMBの多重極モーメントに影響を与える可能性がある。
• ボイジャー探査機による終止衝撃界面で観測されたプラズマおよび電磁場の急激な変化は、動的で構造的な境界の存在を支持する。
• モデルは、ヘリオシアーのプロセスが小スケールCMB角度パワー スペクトルに特徴を印字する可能性を推測している。
• 本研究は、局所的な太陽系現象が観測されたCMB非等方性に寄与している可能性を示唆し、標準的宇宙論的解釈に挑戦している。
• 四重極振幅の定量的予測は提示されていないが、このメカニズムは説得力のある代替的説明として提示されている。