Resultados Científicos

A seguir, é apresentada uma síntese dos resultados obtidos pelo Grupo de Cosmologia Observacional do INPE ao longo de sua história, ligados à Radiação Cósmica de Fundo em Microondas (RCFM), partindo dos resultados mais recentes.

Utilizando-se de ferramentas estatísticas para a análise de mapas das anisotropias da RCFM, principalmente aqueles provenientes do satélite WMAP, foram obtidas diversas evidências de anomalias em grandes escalas angulares na distribuição angular da RCFM. Os resultados deste trabalho foram publicados em 2006 (Bernui et al. 2006; Abramo et al. 2006). Na figura abaixo, encontra-se um exemplo da manifestação destas anomalias: diversas curvas oriundas da aplicação do método dos histogramas de separação angular de pares (PASH, da sigla em Inglês) no mapa obtido pelo WMAP (curvas coloridas) se mostram claramente distintas do esperado pelo modelo cosmológico padrão (curva com envoltório alaranjado).

BEAST (Background Emission Anisotropy Scanning Telescope) - Em 2005, foram publicados cinco artigos referentes aos mapas de anisotropia e espectro de potência da RCFM, contaminação do sinal por "foregrounds", descrição do sistema óptico e descrição do instrumento. Nas figuras abaixo, são mostrados o espectro de potência e o mapa da banda Q obtido pelo BEAST comparado com o mapa da banda Q obtido pelo WMAP.

O HACME (HEMTs on ACME) - Antecessor do BEAST, fez um dos primeiros mapas da RCFM em escalas angulares entre 20' e 1 grau, que foi publicado em 2000. A diferença essencial entre o HACME e o BEAST está no número de cornetas (oito no BEAST, uma no HACME). O sistema óptico e o conceito da utilização de um espelho plano para cobrir uma maior área do céu são essencialmente os mesmos.

Os experimentos dos quais o grupo participou na era COBE (1991-1996) formaram a série ACME (South Pole e MAX). ACME é o acrônimo de Advanced Cosmic Microwave Experiment. Os experimentos enviados ao Pólo Sul (ACME-SP) utilizavam radiômetros baseados em diodos HEMT (entre 26 e 46 GHz). Já a série ACME-MAX (Microwave Anisotropy eXperiment) era lançada em plataformas estabilizadas a bordo de balão estratosféricos e seus detectores eram bolômetros que operavam entre 150 e 450 GHz. A série ACME-SP fez duas missões e a ACME-MAX, cinco.

Os resultados acima foram as primeiras estimativas que o grupo de cosmologia fez do espectro de potência da RCFM (Gundersen et al. 1995), a partir de medidas no Pólo Sul, no verão de 1993-1994. Deve-se ressaltar que o ACME já operava nas mesmas bandas que o BEAST (Ka e Q).

As medidas acima (Devlin et al. 1994) mostram as diferenças de temperatura em frequências submilimétricas, na região de Gama Ursae Minoris, feito pelo ACME-MAX (versão 4). As unidades em cm-1 são uma forma alternativa de representação de frequências: 3,5 cm-1 corresponde a 105 GHz, 6 cm-1 a 180 GHz, 9 cm-1 a 270 GHz e 14 cm-1 a 420 GHz.

O resultado de Schuster et al (1993) ainda era expresso em termos da probabilidade de se encontrar uma detecção, a partir da função de correlação de dois pontos. A figura à direita mostra as diferenças de temperatura em quatro canais entre 25 e 35 GHz. As medidas foram feitas na primeira missão do ACME no Pólo Sul, em 1991.

Os experimentos pré-COBE foram essencialmente dedicados a medir o dipolo e quadrupolo da RCFM, com experimentos lançados a bordo de balão em 1983 nos EUA e no Brasil. Os resultados obtidos com esses experimentos foram, na época, a melhor determinação do dipolo até então (1985-1986), tendo sido corroborados pelos resultados do COBE, seis anos depois.

O mapa acima (Lubin e Villela 1985) é, em essência, o mesmo mapa observado pelo COBE anos depois. A região escura no canto inferior esquerdo corresponde a uma região não observada durante os vôos de balão nos dois hemisférios.