Polarización del CMB
El fondo cósmico de microondas está débilmente polarizado, y el patrón de esa polarización explora el universo temprano, la época de la reionización y, posiblemente, las ondas gravitacionales primordiales.
Definition
La polarización del CMB es la pequeña polarización lineal impresa en el fondo cósmico de microondas cuando sus fotones se dispersaron por última vez de los electrones en presencia de cuadrupolos de temperatura locales, convencionalmente separados en patrones de modo E y modo B con orígenes físicos distintos.
Scope
Este tema cubre el origen de la polarización del fondo cósmico de microondas en la dispersión de Thomson de un campo de radiación anisotrópico, la descomposición del patrón de polarización en modos E libres de rizo y modos B tipo rizo, la información cosmológica que cada uno conlleva y la búsqueda de modos B primordiales como una firma de las ondas gravitacionales inflacionarias.
Core questions
- ¿Cómo se polariza el fondo cósmico de microondas?
- ¿Cuál es la diferencia entre la polarización en modo E y en modo B?
- ¿Por qué se consideran los modos B primordiales una firma de la inflación?
Key concepts
- Polarización lineal
- Modos E
- Modos B
- Dispersión de Thomson
- Ondas gravitacionales primordiales
- Pico de reionización
- Modos B de lente
Key theories
- Polarización por dispersión de Thomson
- La polarización surge porque la dispersión de Thomson de la radiación con una anisotropía cuadrupolar local produce una polarización lineal neta, por lo que el fondo cósmico de microondas lleva un componente polarizado correlacionado con su patrón de temperatura.
- Descomposición de modos E y B
- El campo de polarización se divide en un patrón de modo E libre de rizo, producido por perturbaciones de densidad, y un patrón de modo B tipo rizo, que en grandes escalas solo puede provenir de ondas gravitacionales primordiales o lentes gravitacionales, proporcionando una prueba clara para la inflación.
Mechanisms
Cuando los fotones del fondo cósmico de microondas se dispersaron por última vez, una anisotropía cuadrupolar en la radiación vista por cada electrón produjo una pequeña polarización lineal; las perturbaciones de densidad generan solo modos E, mientras que las perturbaciones tensoriales de la inflación pueden generar modos B, y el lente gravitacional convierte algunos modos E en modos B en escalas pequeñas.
Clinical relevance
La polarización agudiza y extiende la información cosmológica en el fondo cósmico de microondas: los modos E confirman la física acústica y restringen la reionización, los modos B de lente exploran el crecimiento de la estructura y las masas de neutrinos, y una detección de modos B primordiales proporcionaría evidencia directa de la inflación y mediría su escala de energía.
History
La descomposición E/B se introdujo en 1997 como una forma de aislar la firma de las ondas gravitacionales primordiales; la polarización en modo E fue detectada por primera vez por DASI en 2002, Planck la midió con precisión, y experimentos como BICEP y el Observatorio Simons continúan buscando modos B primordiales.
Debates
- Detección de modos B primordiales
- Una detección robusta de modos B primordiales confirmaría la inflación, pero la contaminación de primer plano del polvo galáctico ha causado falsas alarmas, por lo que desentrañar una señal cosmológica genuina de los primeros planos sigue siendo un desafío central.
Key figures
- Marc Kamionkowski
- Arthur Kosowsky
- Albert Stebbins
- Uros Seljak
- Matias Zaldarriaga
Related topics
Seminal works
- kamionkowski1997
Frequently asked questions
- ¿Por qué el fondo cósmico de microondas está polarizado?
- La polarización se genera cuando los fotones se dispersan de los electrones que ven una variación direccional y cuadrupolar en la radiación a su alrededor; esto ocurrió en la última dispersión, dejando una débil señal polarizada correlacionada con las anisotropías de temperatura.
- ¿La detección de modos B probaría que ocurrió la inflación?
- Una señal confirmada de modos B primordiales sería una evidencia muy sólida de la inflación, porque las ondas gravitacionales inflacionarias son la fuente más natural en grandes escalas; sin embargo, el polvo galáctico puede imitar la señal, por lo que cualquier afirmación requiere una cuidadosa separación de los primeros planos.