[论文解读] Implications of SCUBA observations for the Planck Surveyor

D. Scott, Martin White|ArXiv.org|Aug 1, 1998

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 2被引用 7

一句话总结

本文基于SCUBA在850 μm波段的观测，评估了亚毫米点源对普朗克探测器宇宙微波背景（CMB）测量的影响。利用归一化至观测源密度计数的泊松模型，研究发现这些源在353 GHz波段的各向异性贡献与普朗克探测器的噪声水平相当，但如果它们的聚集特性类似于红移z~3的莱曼断裂星系，则在小于10角分的尺度上，其聚集效应可能超过主CMB信号。由于这些源的辐射强度在850 μm以上显著下降，其在较低普朗克频段的影响减弱，因此不太可能影响普朗克探测器测量原初各向异性的主要科学目标。

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.

研究动机与目标

• 评估SCUBA在850 μm波段观测到的亚毫米点源对CMB角功率谱的贡献。
• 评估这些源是否可能污染普朗克探测器对原初CMB各向异性的测量。
• 确定源聚集效应对小角度尺度上观测到的各向异性功率谱的影响。
• 估算源强度在850 μm以上的频率演化及其对较低普朗克频段的影响。
• 探讨普朗克探测器是否可将亚毫米波源的分布作为次要科学目标进行约束。

提出的方法

• 使用泊松点过程模型描述亚毫米波源分布，并以850 μm波段的SCUBA观测源数密度计数进行归一化。
• 计算这些源的两点角相关函数，以估算其对CMB功率谱的贡献。
• 通过假设其聚集特性与红移z~3的莱曼断裂星系相似，评估源聚集的影响。
• 利用谱谱能分布模型外推源强度至850 μm以上波段，估算长波段的通量。
• 评估点源贡献相对于普朗克353 GHz和217 GHz波段仪器噪声的信噪比。
• 利用普朗克探测器的频率响应函数，确定点源在各观测波段中的相对影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在353 GHz波段，亚毫米点源对CMB角功率谱的贡献有多大？
• RQ2 这些源的聚集特性在小角度尺度上对观测各向异性的影响程度如何？
• RQ3 这些源在850 μm以上波长的通量密度如何演化？
• RQ4 这些源对普朗克探测器在217 GHz和353 GHz波段测量原初CMB各向异性的能力有何影响？
• RQ5 普朗克的数据能否被用作约束亚毫米波源群体分布的次要科学目标？

主要发现

• 基于当前SCUBA观测，泊松分布点源在353 GHz波段对CMB各向异性的贡献与仪器噪声水平相当。
• 如果亚毫米波源的聚集特性类似于红移z~3的莱曼断裂星系，则其信号在小于约10角分的尺度上将超过主CMB各向异性信号。
• 这些源在850 μm以上波长的强度预计会显著下降，从而在更长波段的普朗克观测中影响减小。
• 在217 GHz波段，源贡献的聚集与泊松分量均显著降低，从而最小化了对主CMB信号的污染。
• 这些源的存在并不会严重损害普朗克探测器测量原初各向异性功率谱的主要科学目标。
• 普朗克探测器或可作为有价值的次要科学产出，约束亚毫米波源的群体与分布特征。