PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Trotz der guten Übereinstimmung des aktuellen kosmologischen Standardmodells mit dem Großteil der vorhandenen Daten wurden kürzlich unerwartete Eigenschaften der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung bezüglich der größten gemessenen Winkelskalen bekannt. Diese beinhalten: die anomale Richtungskorrelation zwischen Quadrupol und Oktupol selbst, ihre unverstandene Ausrichtung bezüglich bestimmter astrophysikalischer Richtungen (z.B. Equinox, Ekliptik) als auch eine Temperatur-Zweipunktskorrelationsfunktion, die auf Winkelskalen > 60° unerwarteterweise verschwindet. Wir untersuchen die Möglichkeit, dass Prozesse, die der nichtlinearen Strukturbildung angehören, zu den Anomalien beitragen können, und zwar durch den lokalen Rees-Sciama Effekt. Wir finden, dass der Rees-Sciama Effekt durch tatsächlich vorhandene, sehr massive Strukturen die Größenordnung 10^-5 in den Temperaturanisotropien erreichen kann. Wir können zeigen, dass im Rahmen einer axial-symmetrischen Geometrie in der Tat bestimmte Richtungskorrelationen durch den Effekt induziert werden, diese jedoch nicht von der gleichen Form wie die in den Daten gefundenen sind. Gleichwohl wird eine Korrelation mit den Richtungen unseres Sonnensystems von den Daten bevorzugt. Außerdem untersuchen wir, inwiefern zwischen der intrinsischen Ausrichtung von Quadrupol und Oktupol zueinander und der anomalen Zweipunktskorrelationsfunktion eine Abhängigkeit bestehen könnte. Wir demonstrieren, dass keinerlei Abhängigkeit zwischen diesen Anomalien besteht, und wir können das kombinierte Szenario mit hoher Signifikanz ausschließen. Dadurch sind wir in der Lage, scharfe Einschränkungen anzugeben, die für alle relevanten axial-symmetrischen Modelle bindend sein müssen.

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Despite the good consistency of the cosmological Standard Model with the bulk of present observations, a number of unanticipated features have recently been detected within large-angle data of the Cosmic Microwave Background. Among these features are the anomalous alignments of the quadrupole and octopole with each other, their unexpected alignments with certain astrophysical directions (e.g. equinox, ecliptic) as well as the stubborn lack of angular autocorrelation on scales > 60°. We pursue the idea that processes of non-linear structure formation could contribute to the large-scale anomalies via a local Rees-Sciama effect. We find that existing structures are able to produce CMB contributions up to 10^-5. For an axially symmetric setup we show that this effect does induce alignments, albeit not of the same form as extracted from the data, and that yet a Solar system effect seems preferred by the data. Moreover, we address the relationship between the intrinsic alignment of quadrupole and octopole on the one hand and the anomalous angular two-point correlation function on the other hand. We demonstrate the absence of any correlations between them and are able to exclude the joint case at high confidence with respect to recent data. This result enables us to put stringent constraints on any relevant model that exhibits an explicit axial symmetry.