[論文レビュー] WMAP anomalous signal in the ecliptic plane

J. M. Diego, M. Cruz+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 2009

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、WMAP 5年間のデータにおいて黄道面と相関する7シグマの大きなスケールの異常信号を特定し、未解決の銀河間源と準黒体スペクトルを示す改変された黄道光放出（ZLE）の組み合わせが原因である可能性を示唆している。ZLE も未解決の源も単独では信号を説明できないが、ZLE に類似した空間分布と黒体に類似したスペクトルを持つモデルは、異常信号と、四重極モーメントの抑制やその八重極モーメントとの一致といった低l宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の異常を両方説明できる。

ABSTRACT

We report the detection of a high Galactic latitude, large scale, 7-sigma signal in WMAP 5yr and spatially correlated with the ecliptic plane. Two possible candidates are studied, namely unresolved sources and Zodiacal light emission. We determine the strength of the Zodiacal light emission at WMAP frequencies and estimate the contribution from unresolved extragalactic sources. Neither the standard Zodiacal light emission nor the unresolved sources alone seem to be able to explain the observed signal. Other possible interpretations like Galactic foregrounds and diffuse Sunyaev-Zel'dovich effect also seem unlikely. We check if our findings could affect the low-l anomalies which have been reported in the WMAP data. Neither Zodiacal light emission nor unresolved point source residuals seem to affect significantly the quadrupole and octupole measurements. However, a signal with a quasi-blackbody spectrum and with a spatial distribution similar to the Zodiacal light emission, could explain both the anomalous signal and the low-ell anomalies. Future data (Planck) will be needed in order to explain the origin of this signal.

研究の動機と目的

• WMAP 5年間データにおける高銀緯度でこれまでに検出されていなかった大スケールの異常信号を特定・特徴づける。
• この信号が未解決の銀河間源か黄道光放出（ZLE）に起因するのかを特定する。
• この信号が、四重極モーメントの抑制やその八重極モーメントとの一致といった低l宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の異常を説明できるかどうかを評価する。
• 残留ZLEおよび未解決源が、WMAPデータにおけるCMB四重極モーメントと八重極モーメントの測定に与える影響を評価する。

提案手法

• 大スケールの残差を分離するために、組み合わせマップ V+W−2Q を用いて WMAP 5年間のデータを分析した。
• 信号の周波数依存性を ν^2.1 としてモデル化し、黒体スペクトルに近いものとし、黄道面との空間相関を検証した。
• 長波長域での λ^−2 法則からの逸脱を考慮して、修正されたダスト発光率法則を用いて、WMAP周波数における予想されるZLEの強度を推定した。
• 残留点源発光の統計的モデリングを通じて、未解決の銀河間源の寄与を定量化した。
• 標準的な WMAP 重みを用いた内部線形結合（ILC）マップを用いて、信号がCMB多重極に与える影響を模擬した。
• 仮想の信号の四重極モーメントと八重極モーメントのパワー スペクトルを観測された WMAP 値と比較し、整合性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測された WMAP 5年間データにおける7シグマの異常信号は、ZLE や未解決の銀河間源といった標準的前景成分によって説明可能か？
• RQ2 異常信号の空間的・スペクトル的挙動は、ZLE や修正されたダスト発光モデルと一致するか？
• RQ3 準黒体スペクトル（ν^2.1 依存性）とZLEに類似した空間分布を持つ信号が、異常信号と低l CMB 異常（例えば四重極モーメントの抑制）の両方を説明できるか？
• RQ4 残留ZLE や未解決源の発光が、WMAP データにおける測定されたCMB四重極モーメントと八重極モーメントに及ぼす影響はどの程度か？

主な発見

• WMAP 5年間データにおいて、黄道面と空間的に相関する高信頼性（7シグマ）の大スケール信号が検出され、特に高銀緯度で強く観測された。
• 標準的ZLE放射や未解決の銀河間源では、観測された信号の振幅を説明できず、予測値を数倍も上回っている。
• 仮想の信号が準黒体スペクトル（ν^2.1 依存性）とZLEに類似した空間分布を持つ場合、残差マップにおける赤色領域の観測と整合する。
• この仮想の信号は、測定されたCMB四重極モーメントをほぼ2倍に抑制し、WMAPデータにおける異常に低い振幅を説明できる。
• この信号は観測されたCMB四重極モーメントと反比例しており、その組み込みにより四重極モーメントの振幅は理論的期待値に近づく。
• この信号は偶数多重極にのみ顕著な影響を与え、四重極モーメントと八重極モーメントの観測された一致に寄与する可能性があるが、奇数多重極（例：八重極モーメント）にはほとんど影響しない。