Vetores multipolares: Uma nova representação do céu CMB e evidências de anisotropia estatística ou não gaussianidade em 2⩽l⩽8

Propondo uma nova representação dos mapas de anisotropia da micro-ondas cósmica, onde cada ordem multipolar l é representada por l vetores unitários apontando em direções no céu e uma magnitude geral. Esses "vetores e escalares multipolares" se transformam como vetores sob rotações. Assim como os harmônicos esféricos usuais, os vetores multipolares formam uma representação irreduzível do grupo de rotação próprio SO (3). No entanto, eles estão relacionados aos coeficientes harmônicos esféricos a₋₌ de uma maneira não linear e, portanto, são sensíveis a diferentes aspectos da anisotropia do fundo cósmico de micro-ondas (CMB). No entanto, é simples determinar os vetores multipolares para um dado mapa CMB e apresentamos um algoritmo para calculá-los. Um código implementando este algoritmo está disponível em http: //www. phys. cwru. edu/projects/mpvectors/. Usando os mapas de céu completo do Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), realizamos vários testes da hipótese de que a anisotropia do CMB é estatisticamente isotrópica e aleatória gaussiana. Descobrimos que o resultado da comparação da área orientada de planos definidos por esses vetores entre pares multipolares 2<~l₁l₂<~8 é inconsistente com a hipótese gaussiana isotrópica no nível de 99,4% para o mapa de combinação linear interna e a 98,9% para o mapa limpo de Tegmark et al. Uma correlação particular é sugerida entre os multipolos l=3 e l=8, assim como vários outros pares. Esse efeito é completamente diferente da planicidade e alinhamento agora familiares do quadrupolo e octopólo: enquanto isso é bastante improvável, os vetores multipolares indicam correlações não esperadas em céus aleatórios gaussianos que tornam esses resultados incomumente prováveis. O resultado persiste após considerar o ruído do pixel e assumir uma contaminação residual de 10% de poeira no mapa limpo do WMAP. Embora a análise definitiva desses resultados exija mais trabalho, esperamos que os vetores multipolares se tornem uma ferramenta valiosa para vários testes cosmológicos, em particular aqueles de isotropia cósmica.