Repulsor dipolo

[sagitario blues]

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http://elpais.com/elpais/2017/01/30/ciencia/1485793214_100828.html

 

http://www.nature.com/articles/s41550-016-0036

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El reflector del dipolo

Yehuda Hoffman

, Daniel Pomarède

, R. Brent Tully

 Y Hélène M. Courtois

Naturaleza Astronomía 1 , Número del artículo: 0036 (2017)

doi : 10.1038 / s41550-016-0036

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Astronomía y astrofísica

La astronomía y la ciencia planetaria

Cosmología

Recibido:

22 de de agosto de el año 2016

Aceptado:

15 de de diciembre de el año 2016

Publicado en Internet:

30 de de enero de 2017

Abstracto

Nuestro Grupo Local de galaxias se está moviendo con respecto al fondo cósmico de microondas (CMB) con una velocidad de 1 de V CMB = 631 ± 20 km s -1 y participa en un flujo mayor que se extiende a distancias de ~ 20.000 kilometros s -1 o más 2 , 3 , 4 . Ha habido una suposición implícita de que sobreabundancias de galaxias inducen el movimiento de grupo local 5 , 6 , 7 . Sin embargo, las regiones underdense empujan tanto como sobredensidades atraen a 8 , pero son deficientes en la luz y por lo tanto difícil de gráfico. Se propuso hace una década que un underdensity en el hemisferio norte cerca de 15.000 km s -1distancia contribuye significativamente al flujo observado 9 . Mostramos aquí que la repulsión de un underdensity es importante y que las influencias dominantes que causan el flujo observado son un solo atractor - asociada con la concentración de Shapley - y una sola ahuyentador previamente no identificado, que contribuyen más o menos igual a la del dipolo CMB. El flujo es mayor de cerca anti-alineado con el reflector a 16.000 ± 4.500 kilometros s -1 . Este 'reflector dipolo' se prevé que se asocia con un vacío en la distribución de las galaxias. 

La estructura a gran escala del universo está codificada en el campo de flujo de las galaxias. Un análisis detallado del flujo descubre la rica estructura que se manifiesta por la distribución de las galaxias, tales como los cúmulos cercanos prominentes 10 , 11 , 12 , 13 , el laniakea 14 y la punta de flecha mini-supercúmulo 15 . Una estrecha correspondencia entre el campo de densidad observada, derivada de las encuestas de corrimiento al rojo, y el campo de flujo reconstruido en tres dimensiones (3D) se ha establecido a más allá de 100 megaparsecs y hacia abajo a una resolución de unos megaparsecs 16 . Sin embargo, el flujo contiene más información sobre estructuras distantes, tal como se encuentra de las mareas y de continuidad a través de la zona oscurecida por el disco galáctico, la "zona de vacío ' 11 . Los Cosmicflows-2 conjunto de datos de la galaxia se distancia 16 proporciona una cobertura relativamente densas de R  ≈ 10.000 kilometros s -1 (distancias se expresan en términos de su equivalente en la velocidad de Hubble). 

El campo de velocidad 3D lineal se reconstruye a partir de los aquí Cosmicflows-2 de datos por la metodología bayesiana del filtro de Wiener y realizaciones limitadas (ver Métodos). El filtro de Wiener es un estimador Bayesiano que asume un modelo previo: aquí es el modelo ΛCDM. Es un estimador conservador que equilibra entre los datos y sus errores y el modelo anterior asumido. Cuando los datos son débiles, la estimación de Wiener-filtro tiende a la hipótesis nula de un universo homogéneo: es decir, una velocidad peculiar de fuga. Sin embargo, revela estructuras a cabo a 16.000 km s ~ -1 en la extremidad de la cobertura Cosmicflows-2. La varianza alrededor de la media estimador de Wiener-filtro es muestreada por las realizaciones limitadas.

El campo de flujo de Wiener-filtro se utiliza para construir la red cósmica, que se define aquí por medio del campo de velocidad 17 (V-web; ver Métodos) Esto se realiza mediante la evaluación del tensor velocidad de corte en una cuadrícula y contando el número de sus valores propios por encima de un valor de umbral: 3 corresponde a un nudo, 2 a un filamento, 1 a una hoja y de 0 a un vacío. En el régimen lineal, el flujo es proporcional a la negativa del campo gravitacional; por lo tanto, constituye un gradiente de un potencial escalar. La figura 1 muestra la estructura a gran escala hasta una distancia 16.000 km s -1 en un plano que contiene el grupo local, el atractor de Shapley y el reflector dipolo. Tres aspectos diferentes del flujo se representan: líneas de corriente, la V-web y el potencial de velocidad. 

Figura 1: Una vista de frente de una rodaja de 6.000  km  s -1grueso, normal a la dirección del vector que apunta rˆ= ( 0 . 6 0 4 , 0 . 7 2 0 , - 0 . 3 4 2 )rˆ=(0.604,0.720,-0,342).

Se presentan tres elementos diferentes del flujo: mapeo del campo de velocidades se muestra por medio de líneas de corriente (sembradas al azar en el corte); superficies de color rojo y gris presentan los nudos y filamentos de la V en la web, respectivamente; y (potenciales equi-gravitatoria φ ) superficies se muestran en verde y amarillo. Las superficies de potencial encierran el reflector dipolo (en amarillo) y el atractor Shapley (en verde) que dominan el flujo. La flecha amarilla se origina en nuestra posición e indica la dirección del dipolo CMB (longitud galáctica l = 276 °, galáctico latitud b = 30 °). La escala de distancia se da en unidades de km s -1 .

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Al describir la dinámica gravitacional en coordenadas co-movimiento, por lo que la expansión del Universo como un factor fuera, underdensities repelen y atraen sobredensidades. El campo de velocidades está representada aquí por medio de líneas de corriente (ver Métodos), las fuentes y los sumideros de los cuales son los atractores y repelentes de la estructura a gran escala (ver Fig. 1 y el vídeo complementario ). La figura 2 muestra una visualización en 3D de las líneas de corriente en una caja de longitud de 40.000 kilometros s -1centrado en el Grupo Local. Las líneas de corriente de la trama izquierdo de la figura. 2 o bien convergen hacia un atractor situada aproximadamente en [-12 300, 7.400, -300] km s -1 o cruzar fuera de la caja. La trama se descubre la existencia de un ahuyentador en el lado derecho superior de la caja - una región de la que agiliza divergen. Repelentes son mejor manifiestan por la anti-flujo, a saber, el negativo del campo de velocidades. La parcela derecha de la figura. 2 representa la convergencia de los anti-flujo agiliza en un ahuyentador en las coordenadas Supergalactic [11.000, -6.000, 10.000] km s -1 . La reconstrucción de Wiener-filtro detecta un solo atractor y un solo ahuyentador, el atractor de Shapley y el reflector dipolo. (El adjunto de vídeo complementario proporciona una visualización más.)

Figura 2: Una vista 3D del campo de velocidades.

Se muestra aquí por medio de las líneas de corriente de flujo (en el panel negro-azul, izquierda) y de la anti-flujo (en el panel de color amarillo-rojo, derecha). Anti-flujo se define aquí por el negativo (es decir, a la inversa) del campo de velocidades. Las mismas líneas de corriente se siembran en una cuadrícula regular y son de color de acuerdo con la magnitud de la velocidad. Las líneas de corriente del flujo divergen desde el reflector y convergen en el atractor. Para el anti-flujo, las funciones del interruptor de divergencia y convergencia: divergen desde el atractor y convergen en el reflector. Los nudos y filamentos de la V en la web se muestran como referencia. Coordenadas cartesianas Supergalactic (SGX, SGY, SGZ) se asumen aquí. (Para obtener una vista en 3D, mira el acompañamiento de vídeo complementario , en el tiempo de 00: 56-01: 28.)

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Desarrollo multipolar ofrece una visión diferente en la naturaleza del flujo observado. El dipolo (flujo a granel) y cuadrupolo (tensor de esfuerzo cortante) momentos se evalúan aquí por funciones esféricas de sombrero de ventana 11 , 18 , 19 , 20 centrado en el grupo local con radios variables, R. La firma revelador de un solo dominante atractor o repulsor es la estrecha alineación del dipolo con el vector propio de expansión del tensor de esfuerzo cortante y una degeneración de los otros dos valores propios / vectores propios. El flujo observado claramente no está dominado por un único atractor o repulsor. A continuación, destacamos los aspectos de dirección del dipolo y de corte vectores propios, que están sólidamente recuperada por el filtro de Wiener. La figura 3 presenta una proyección Aitoff de las siguientes direcciones: (1) el reflector dipolo; (2) el atractor Shapley; (3) el dipolo CMB y su anti-ápice; (4) la velocidad mayor de esferas de sombrero de R = (2.000, 3.000, ..., 15.000) km s -1 , V mayor ( R ), del campo de flujo de Wiener-filtro reconstruida; (5) los tres vectores propios del tensor de esfuerzo cortante ( e ˆyomiˆyo , I  = 1,2,3) del campo de filtro de Wiener. La figura muestra la fuerte anti-alineación de la mayor fluya hacia fuera a 15.000 km s -1 con el reflector dipolo. Más allá de ese radio, el flujo global pierde su coherencia, como la dispersión en dirección aumenta de manera constante. El vector propio del tensor de esfuerzo cortante que refleje la dirección de la expansión máxima ( eˆ3miˆ3 ) Está alineada con la dirección de la Shapley atractor a R = 7,000 kilometros s -1 . Fig complementaria. 2 presenta además la media y la dispersión alrededor de la coseno de los ángulos formados entre la velocidad mayor y el reflector dipolo,muabultar( R ) =cos ( Vabultar, RGRAMO)μabultar(R)=cos(Vabultar,RGRAMO) Y entre e 3 y el atractor Shapley,mumi3( R ) =cos ( eˆ3( R ) ,RShapley)μmi3(R)=cos(miˆ3(R),RShapley) .

Figura 3: Aitoff proyección en coordenadas galácticas de las principales estructuras y direcciones que caracterizan el flujo.

Estos son el reflector dipolo, el atractor Shapley, el dipolo CMB, la velocidad a granel y los tres vectores propios del tensor velocidad de corte. Las dos últimas cantidades se evalúan a través de las esferas de radios que van hasta 15.000 km s -1 . El cierre anti-alineación de la velocidad a granel con el reflector y la alineación de la electrónica 3 vector propio con el atractor se manifiesta con firmeza. Los vectores propios definen líneas sin sentido; por lo tanto, se representan sus dos puntos finales. El anti-ápice del flujo y CMB dipolo mayor se trazan para mejorar la visualización de su anti-alineación.

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Dos aspectos de la velocidad mayor - la lucha contra la alineación de sí mismo ( μ mayor ( R ) = -0.96 ± 0.04) y su escala de distancias ( R = 16.000 kilometros s -1 ) - corroborar fuertemente el hallazgo de Wiener-filtro del reflector del dipolo y su papel dominante en dictar el flujo observado. La dirección y la distancia coinciden con la posición del reflector dipolo - una ocurrencia no trivial. Es interesante estudiar el tensor de cizallamiento. El vector propio de expansión está estrechamente alineado con la dirección a la Shapley atractor a R  s ≈ 7.000 kilometros -1 , la distancia del primer plano (Norma-Centaurus-Hydra) Gran Atractor, situada en la parte inferior de la cuenca de la atracción Laniakea 14 en Supergalactic coordenadas (-4700, 1300, 500) km s -1 . Es la distribución de la masa combinada dentro de los supercúmulos Laniakea y Shapley que domina el campo de marea, con la inversa dependencia de la distancia cúbico de la interacción de las mareas inclinando la balanza en nuestra ubicación hacia el / Gran Atractor Laniakea. 

Nuestros principales hallazgos, se comprueba el incertidumbres estadísticas y sistemáticas. No hay duda acerca de la existencia de la concentración de Shapley, y por lo tanto nos centramos nuestra atención sobre todo en el reflector dipolo. El firme apoyo a la existencia del reflector del dipolo no sólo proviene de su estrecha alineación de la velocidad mayor, sino también desde el pequeño dispersión alrededor de la media de Wiener-filtro, mu mayor ( R ) = -0.96 ± 0.04 para R  ≈ 16.000 km s -1 ( Fig. 2 complementario ). Suponiendo que el reflector dipolo es la estructura dominante que determina la dirección del flujo en masa, la dispersión en μ mayor ( R ) puede ser traducido a la incertidumbre en la posición del ahuyentador, Δ R DR  ≈ 4.500 kilometros s -1 (ver Métodos ). Las cuencas de repulsión y atracción alrededor del reflector del dipolo y atractor Shapley, hasta una distancia de ~ 8000 kilometros s -1 , contribuyen de manera bastante uniforme a la velocidad del grupo local. A 8.000 km s -1 , el reflector y el atractor contribuyen 59 ± 26 y 67 ± 27 km s -1 , respectivamente, para el dipolo CMB (ver Métodos). A continuación, la robustez del reflector dipolo se prueba contra submuestreo de los datos. Estos consisten en cortes ya sea por la distancia (6.000, 8.000 y 10.000 km s -1 ), o galaxias y tipo de datos (ver Métodos), que corresponde a una degradación de la calidad de los datos por la cobertura de volumen, número de puntos de datos y la magnitud de errores (ver Métodos). Todas las submuestras que aquí se consideran localizar el reflector dipolo en una región underdense y recuperar una cuenca de repulsión que empuja el grupo local en la dirección del dipolo CMB.

El cuadro general que surge aquí es de un flujo complejo que no puede ser explicado por un simple modelo de juguete, sin embargo, las principales estructuras que dan forma al flujo observado puede ser identificado. El filtro de Wiener se recupera un flujo dominado por un solo atractor y un solo ahuyentador, que más o menos igual de contribuir al dipolo CMB. El papel desempeñado por el atractor Shapley no es sorprendente; los hallazgos anteriores sobre las influencias más allá de la Gran Atractor 6 , 7 , 9 , 21 , 22 sugirió. La existencia del reflector del dipolo fue sólo vagamente insinuado antes. Un estudio de la distribución de todo el cielo de las agrupaciones seleccionadas de rayos-X reveló una underdensity significativa de clusters en el hemisferio norte cerca de 15.000 km s -1 distancia 9 . Se sugirió que este underdensity puede ser tan significativo como el sobredensidad de clusters en el hemisferio sur en la inducción del flujo local. Exámenes anteriores de galaxias velocidades peculiares encontraron una anisotropía norte-sur en (galáctico) y -component de las velocidades 3 y encontraron 20 que las fuentes responsables de la mayor flujo se encuentran en una distancia eficaz> 30.000 kilometros s -1 . Aquí, se identifica la fuente de la repulsión por primera vez. La doble dominio del reflector del dipolo y el atractor de Shapley es el principal nuevo hallazgo de este estudio. El fuerte anti-alineamiento del dipolo CMB con el reflector dipolo a una distancia de 16.000 ± 4.500 kilometros s -1sugiere la posible dominación del ahuyentador sobre el atractor. La posición predicha del reflector del dipolo se encuentra en una región que está aún poco cubierto por las encuestas de corrimiento al rojo existentes. Predecimos el reflector dipolo a estar asociado con un vacío en la distribución de las galaxias. 

En el régimen lineal de la inestabilidad gravitatoria, repelentes son tan abundantes y dominantes como atractores. Sin embargo, observacional, repelentes son mucho más difíciles de identificar que los atractores. La asociación de repelentes con underdensities los hace muy deficiente en las galaxias, en general, y los cúmulos de galaxias, en particular, y por lo tanto hace que su detección directa desafiante. Nuestro uso de velocidades peculiares como trazadores de la estructura a gran escala supera que el impedimento de observación y da a conocer la existencia de la nueva estructura extendida ubicada en α  = 22 h 25 min, δ = + 37 ° (galáctico longitud l  = 93 °, latitud galáctica b  = -17 ° de latitud supergaláctico y SGL longitud = 332 °, SGB = 39 °) al que llamamos 'ahuyentador dipolo'.

 

Parece muy importante.

saludos

Editado 31 de Enero del 2017 por sagitario blues