[논문 리뷰] Implications of SCUBA observations for the Planck Surveyor

D. Scott, Martin White|ArXiv.org|1998. 08. 01.

Radio Astronomy Observations and Technology참고 문헌 2인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 850 μm에서의 SCUBA 관측 기반으로 하위 밀리미터 포인트 소스가 Planck Surveyor의 우주 마이크파배경(CMB) 측정에 미치는 영향을 평가한다. 관측된 소스 수세기로 정규화된 포isson 모델을 사용하여, 이러한 소스들은 Planck의 353 GHz 채널 노이즈 수준과 유사한 이방이성을 기여하지만, 만약 이들이 z~3 라이만-브레이크은하성과 유사하게 군집된다면, 10 arcmin 이하의 스케일에서 주 CMB 신호를 초월할 수 있다. 소스의 강도는 850 μm를 초과해 감소하므로, 저주파수 Planck 채널에서의 영향이 감소하여, 주로 초기 CMB 이방이성 측정을 위한 Planck의 주요 목표를 손상시키지 않을 것이다.

ABSTRACT

We investigate the implications for the Planck Surveyor of the recent sub-millimetre number counts obtained using the SCUBA camera. Since it observes at the same frequency as one of the higher frequency science channels on Planck, SCUBA can provide constraints on the point-source contribution to the CMB angular power spectrum, which require no extrapolation in frequency. We have calculated the two-point function of these sub-millimetre sources, using a Poisson model normalized to the observed counts. While the current data are uncertain, under reasonable assumptions the point-source contribution to the anisotropy is comparable to the noise in the 353GHz channel. The clustering of these sources is currently unknown, however if they cluster like the z~3 Lyman-break galaxies their signal would be larger than the primary anisotropy signal on scales smaller than about 10 arcmin. We expect the intensity of these sources to decrease for wavelengths longward of 850 microns. At the next lowest Planck frequency, 217GHz, the contribution from both the clustered and Poisson terms are dramatically reduced. Hence we do not expect these sources to seriously affect Planck's main science goal, the determination of the primordial anisotropy power spectrum. Rather, the potential determination of the distribution of sub-mm sources is a further piece of cosmology that Planck may be able to tackle.

연구 동기 및 목표

• SCUBA가 850 μm에서 관측한 하위 밀리미터 포인트 소스의 기여를 CMB 각운동량 스펙트럼에 평가하기.
• 이 소스들이 초기 CMB 이방이성 측정에 오염을 줄 수 있는지 평가하기.
• 작은 각도 스케일에서 소스 군집의 영향이 관측된 이방이성 스펙트럼에 미치는 영향을 결정하기.
• 850 μm를 초과한 소스 강도의 주파수 진동에 대한 추정과 그에 따른 저주파수 Planck 채널에 대한 영향을 평가하기.
• Planck가 하위 밀리미터 소스의 분포를 보조 과학 목표로 제약할 수 있는지 탐색하기.

제안 방법

• 850 μm에서 관측된 SCUBA 소스 수세기로 정규화된 포isson 점과정을 사용하여 하위 밀리미터 소스 분포를 모델링하기.
• 이 소스들의 이중점 각도 상관함수를 계산하여 CMB 스펙트럼에 기여하는 정도를 추정하기.
• z~3 라이만-브레이크 은하성과 유사한 군집 특성을 가진다고 가정하여 소스 군집의 영향을 평가하기.
• 스펙트럼 에너지 분포 모델을 사용하여 850 μm를 초과한 소스 강도를 외삽하여 더 긴 파장에서의 광도 추정하기.
• 353 GHz와 217 GHz에서 Planck의 기구적 노이즈에 비해 포인트 소스 기여의 신호 대 노이즈 비율 평가하기.
• Planck Surveyor의 주파수 응답 특성을 사용하여 다양한 관측 대역에서 포인트 소스의 상대적 영향을 결정하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 353 GHz에서 하위 밀리미터 포인트 소스의 CMB 각운동량 스펙트럼에 기여하는 정도는 얼마나 중요한가?
• RQ2 이 소스들의 군집화가 작은 각도 스케일에서 관측된 이방이성에 미치는 영향은 어느 정도인가?
• RQ3 이 소스들의 복사 밀도는 850 μm를 초과하는 파장에서 어떻게 변화하는가?
• RQ4 이 소스들이 217 GHz와 353 GHz에서 초기 CMB 이방이성 측정 능력에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 Planck의 데이터를 사용하여 하위 밀리미터 소스의 집단과 분포를 보조 과학 목표로 제약할 수 있는가?

주요 결과

• 현재의 SCUBA 관측 기반으로, 353 GHz에서 포isson 분포를 가진 포인트 소스 기여는 기구적 노이즈 수준과 유사한 CMB 이방이성 기여를 한다.
• 만약 하위 밀리미터 소스가 z~3 라이만-브레이크 은하성과 유사하게 군집된다면, 약 10 arcmin 이하의 각도 스케일에서 주 CMB 이방이성 신호를 초월할 수 있다.
• 이 소스의 강도는 850 μm를 초과해 크게 감소할 것으로 예상되어, 더 긴 파장의 Planck 관측 주파수에서의 영향이 감소한다.
• 217 GHz에서 소스 기여의 군집 및 포isson 성분 모두가 크게 감소하여 주 CMB 신호의 오염이 최소화된다.
• 이러한 소스의 존재는 Planck의 주요 과학 목표인 초기 이방이성 스펙트럼 측정에 심각한 영향을 주지 않는다.
• Planck는 하위 밀리미터 소스의 집단과 분포를 보다 중요한 보조 과학적 결과로 제약할 수 있을 것이다.