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Medidas da Polarização da Radiação Cósmica de Fundo em Microondas com o Experimento WMPol Thyrso Villela (Rodrigo Leonardi e Ivan Ferreira ) INPE / MCT.

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1 Medidas da Polarização da Radiação Cósmica de Fundo em Microondas com o Experimento WMPol Thyrso Villela (Rodrigo Leonardi e Ivan Ferreira ) INPE / MCT – Divisão de Astrofísica

2 Radiação Cósmica de Fundo em Microondas 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

3 Woody & Richards, 1979

4 Mather et al. (1990; 1999) !

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6 ARCADE (Absolute Radiometer for Cosmology and Diffuse Emission) NASA/(GSFC+JPL) + UCSB + INPE ARCADE

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8 Sensibilidade: WMAP é 45 vezes melhor do que o COBE Resolução angular: WMAP é 33 vezes melhor do que o COBE WMAP Science Team 1985

9 BEAST WMAP 33º 42º 0 h 24 h Banda Ka: 30 FWHM Banda Q: 23 FWHM 2470 graus quadrados

10 Experimento BEAST 1.Meinhold et al. 2005, ApJ, no prelo -- Mapas CMB 2.ODwyer et al. 2005, ApJ, no prelo -- Espectro de potência 3.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)

11 Medidas de Polarização

12 Medidas de Polarização da RCFM (Lubin & Smoot 1979)

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14 Experimento WMPOL (White Mountain Polarimeter) UCSB + INPE + JPL + Univ. Milão + Univ. Roma Instalado na Estação de Pesquisas de White Mountain (CA, USA), a 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

15 WMPOL x outros experimentos WMPOL 11.7, , HEMT o, 1.3 o WMRS Adaptado de Oliveira-Costa, 2004.

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19 Experimento 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 5,4 o x 5,4 o, em torno do Pólo Norte Celeste, cuja emissão Galáctica polarizada é inferior a 4 K, viabilizando assim a medida da polarização da RCFM.

20 Simulação computacional dos componentes de microondas: cornetas corrugadas Corneta banda Q Corneta banda W Ferreira et al. 2005

21 Simulação computacional dos componentes do receptor de microondas: orthomode transducer (OMT) OMT para operação na banda W Porta 1 Porta 3 Septum Porta 2 Propagação do Campo Elétrico Análise do espalhamento da radiação Ferreira et al. 2005

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23 All WMPol data All 10 Hz dataAll 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): % Total number of files at 25 Hz (h): % Total number of files at 44 Hz (h): % Total time of data (h): Total time of data at 10 Hz (h): % Total time of data at 25 Hz (h): % Total time of data at 44 Hz (h): % Obs.: 44 Hz data were taken in March 2004

24 All data from 01/20/2004 to 10/16/2004 8,446 files 2,515 hours of data (V)

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27 Mapa banda Q (Kelvin) Área do céu = 5,8 graus quadrados 0,5° Leonardi 2005 Leonardi et al. 2005

28 Histogram

29 Error per pixel

30 Sky area = 4.7 square degree Mean = 1e-4 K

31 Perspectivas 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%


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