medidas da polarização da radiação cósmica de fundo em microondas com o experimento wmpol...
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Medidas da Medidas da Polarização da Polarização da Radiação Cósmica de Fundo em MicroondasRadiação Cósmica de Fundo em Microondas
com o Ecom o Experimento WMPxperimento WMPolol
Thyrso VillelaThyrso Villela(Rodrigo Leonardi e Ivan Ferreira(Rodrigo Leonardi e Ivan Ferreira))
INPE / MCT – Divisão de AstrofísicaINPE / MCT – Divisão de Astrofísica
Radiação Cósmica de Fundo em Radiação Cósmica de Fundo em MMicroondasicroondas
• Um dos observáveis cosmológicos mais importantes da atualidade
• Espectro e distribuição angular: razoavelmente bem medidos e explorados nas últimas décadas (e.g. COBE, WMAP)
• Polarização: só recentemente foi detectada e há muito ainda o que precisa ser feito para extrair todas as informações cosmológicas contidas nesse sinal
• O estudo da polarização da RCFM situa-se hoje na vanguarda da pesquisa em Astrofísica e se traduz num grande desafio teórico e observacional
Woody & Richards, 1979
Mather et al. (1990; 1999)
!
ARCADE (Absolute Radiometer for Cosmology and Diffuse Emission) ARCADE (Absolute Radiometer for Cosmology and Diffuse Emission) NASA/(GSFC+JPL) + UCSB + INPENASA/(GSFC+JPL) + UCSB + INPE
ARCADE
2003
1992
Sensibilidade: WMAP é
45 vezes melhordo que o COBE
Resolução angular:WMAP é
33 vezes melhor do queo COBE
WMAP Science Team
1985
BEAST
WMAP
33º 42º0 h 24 h
Banda Ka: 30’ FWHMBanda Q: 23’ FWHM2470 graus quadrados
Experimento BEASTExperimento BEAST1. Meinhold et al. 2005, ApJ, no prelo -- Mapas CMB2. O’Dwyer et al. 2005, ApJ, no prelo -- Espectro de potência3. Mejía et al. 2005, ApJ, no prelo -- “Foregrounds”4. Figueiredo et al. 2005, ApJ, no prelo -- Instrumento (óptica)5. Childers et al. 2005, ApJ, no prelo -- Instrumento (detectores)
Medidas de PolarizaçãoMedidas de Polarização
Medidas de Polarização da RCFM (Lubin & Smoot 1979)
Experimento WMPOL (White Mountain Polarimeter)Experimento WMPOL (White Mountain Polarimeter)UCSB + INPE + JPL + Univ. Milão + Univ. RomaUCSB + INPE + JPL + Univ. Milão + Univ. Roma
Instalado na Estação de Pesquisas de White Mountain (CA, USA), a 4.125 m de altitude desde 9/2003. Já coletou ~ 5000 horas de dados.
3 radiômetros: 2 na banda W (um deles insensível à polarização) e 1 na banda Q (amplificadores HEMT resfriados a 20 K)
Levy et al. 2005
WMPOL WMPOL xx outros experimentos outros experimentos
WMPOL 11.7’, 5.2’ 33-50,75-110 HEMT 2000 5.4o, 1.3o WMRS
Adaptado de Oliveira-Costa, 2004.
EExperimento WMPOLxperimento WMPOL
Utiliza um telescópio Cassegrain off-axis, com espelho primário parabólico (1) de 2,2 m e secundário elíptico (2) de 0,8 m.
Está mapeando uma região de 5,4o x 5,4o, em torno do Pólo Norte Celeste, cuja emissão Galáctica polarizada é inferior a 4 K, viabilizando assim a medida da polarização da RCFM.
Simulação computacional dos componentes de microondas: Simulação computacional dos componentes de microondas: cocornetas rnetas ccorrugadasorrugadas
Corneta banda Q Corneta banda WFerreira et al. 2005
Simulação computacional dos componentes do receptor Simulação computacional dos componentes do receptor de microondas: de microondas: “o“orthomode rthomode ttransducerransducer”” (OMT) (OMT)
OMT para operação na banda W
Porta 1Porta 3
Septum Porta 2
Propagação do Campo Elétrico
Análise do espalhamento da radiação
Ferreira et al. 2005
All WMPol data
All 10 Hz data All 25 Hz data
WMPol DATA from 1/20/2004 to 10/17/2004
Total number of files: 8494
Total number of files at 10 Hz (h): 2831 33.3294%
Total number of files at 25 Hz (h): 5601 65.9407%
Total number of files at 44 Hz (h): 62 0.729927%
Total time of data (h): 2528.99
Total time of data at 10 Hz (h): 877.203 34.6859%
Total time of data at 25 Hz (h): 1647.34 65.1385%
Total time of data at 44 Hz (h): 4.44455 0.175744%
Obs.: 44 Hz data were taken in March 2004
All data from 01/20/2004 to
10/16/2004
8,446 files
2,515 hours of data
(V)
Mapa banda Q (Kelvin)
Área do céu = 5,8 graus quadrados
0,5°
Leonardi 2005Leonardi et al. 2005
Histogram
Error per pixel
Sky area = 4.7 square degree Mean = 1e-4 K
PerspectivasPerspectivas
• Para aumentar a sensilidade do WMPOL, uma nova técnica de modulação do sinal está sendo densenvolvida
• O pipeline de análise de dados deverá estar plenamente desenvolvido até 03/2005
• Resultados científicos do WMPOL: ~ junho de 2005
• Em agosto de 2005 o instrumento receberá uma atualização. Nesta nova configuração contará com 12 radiômetros operando na banda Ka e 19 operando na banda Q.
• Sua sensibilidade aumentará ~ 3500%