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%