Formación - Tesis de Máster

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Estimación de no-gaussianidad en los futuros experimentos de la Radiación del Fondo de Microondas (CMB):

Estado: ongoing

Estudiante(s): Anaïs G.Iglesias
Universidad: Universitat de Barcelona
Descripción
La radiación de fondo de microondas (CMB por sus siglas en inglés), aporta una información unica sobre el Universo primordial. Tras las primeras observaciones de baja resolución angular (aprox 7 grados), de la anisotropÌa del CMB por el satélite COBE que confirmaron el modelo inflacionario del Universo; ha habido una gran cantidad de estudios y experimentos con mayor resolución espacial y sensibilidad que han aportado información mucho más detallada sobre el origen y la evolución del Universo. Recientemente se han observado también las anisotropías de la polarización del CMB por una serie de experimentos (DASI, CBI, BOOM, etc.) y con especial detalle por el satélite WMAP. A pesar de los grandes avances tanto observacionales como teóricos que se han producido hasta la fecha; quedan todavÌa algunas incógnitas fundamentales por resolver: ¿Son las fluctuaciones iniciales gaussianas? Si las condiciones iniciales son de tipo isocurvatura, su distribucion estadistica es fuertemente no Gaussiana ?. Asimismo, el crecimiento gravitatorio no lineal tambien induce una no-Gaussianidad debida a las correciones no-lineales. El grado de no-Gaussianidad del CMB tiene importantes implicaciones en el analisis estadistico de las observaciones y la posterior determinacion de parametros cosmologicos. Para responder a estas cuestiones es necesario desde el punto de vista teórico desarrollar una serie de estimadores adecuados para los mapas de CMB como por ejemplo la función de correlación de tres puntos u órdenes superiores; estos estimadores ya han sido aplicados con éxito por miembros del grupo receptor para la caracterización de la distribución de galaxias y han demostrado su poder para discriminar entre modelos de las condiciones iniciales para la formación de estructura del Universo. Nosotros nos proponemos desarrollar estimadores similares para el an·lisis de la radiación de fondo, haciendo uso de simulaciones en una primera fase lo que nos permitir· calibrarlos y posteriormente aplicarlos a datos observacionales. En particular pretendemos estimar el grado de no-gaussianidad en los datos de gran calidad que obtendr· el satélite de la ESA: PLANCK, el cual observara el CMB en 9 bandas de frecuencias comprendidas entre 30 y los 857 GHz sobre todo el cielo con resolución de 5 arcminutos. El acceso de primera mano a estos datos esta garantizado ya que el grupo receptor participa activamente en la misión a traves de diversos Working Groups para la explotacion cientifica de la mision. Por otro lado se planea desarrollar el cálculo teórico de los efectos no-lineales que afectan al crecimiento gravitatorio de las perturbaciones a escalas angulares pequeñas. En concreto se estudiarán los efectos no-lineales en las anisotropías secundarias, es decir aquellas producidas después del desacoplo entre la materia y los fotones en el Universo primordial; como por ejemplo el efecto integrado de Sachs-Wolfe y el efecto térmico y cinético de SZ producido por los cúmulos de galaxias. Estos cálculos teóricos se compararán con los resultados obtenidos a partir de simulaciones numéricas que incorporen estos efectos y su potencial contribución al grado de no-gaussianidad en los mapas de CMB. Finalmente se aplicar· a los nuevos datos observacionales, como los obtenidos por WMAP y PLANCK. Este estudio nos permitira determinar la naturaleza de las condiciones iniciales y discriminar entre modelos cosmologicos inflacionarios respecto a aquellos alternativos basados en los defectos topologicos. Por ultimo este analisis nos permitira revisar la estimacion de parametros cosmologicos en presencia de efectos no-lineales en el campo de temperaturas y sus contribuciones no-Gaussianas.