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L'analisi dei dati
Scritto da Carlo Burigana
Ultimo aggiornamento: 10.01.2011
20 marzo 2009

L'analisi dei dati raccolti in esperimenti dedicati al fondo cosmico a microonde (CMB) è estremamente complessa e si basa sull'attenta riduzione di tutti i possibili effetti spuri ("effetti sistematici") che possono influenzare le misure e sulla rigorosa trattazione statistica dei dati.

Un effetto molto importante, comune anche a molte altre "survey" astronomiche, dal radio all'infrarosso, è quello di "striatura" ("striping") delle mappe che è il risultato combinato della strategia osservativa ("per cerchi" nel caso di Planck, si veda sezione 6.4) e del fatto che le proprietà di risposta dei rivelatori (si veda sezione 7.5) possono cambiare un po' su lunghi intervalli di tempo, ovvero da cerchio a cerchio. Questo fatto e altri piccoli effetti di fluttuazione termica degli strumenti inseriscono nelle mappe delle vere e proprie strisce che possono però essere rimosse utilizzando algoritmi matematici detti di "de-striping" (o di "map-making") che appunto riescono a "livellare" opportunamente i segnali sui vari cerchi, ovvero a "sottrarre le strisce", basandosi sul fatto che negli incroci fra i cerchi il cielo è sempre lo stesso.

Altre "impronte spurie" sulle mappe derivano dal fatto che le ottiche di Planck, come quelle di ogni altro telescopio, sebbene molto pulite e "performanti" non sono esattamente ideali. Per esempio, mentre un rivelatore punta in una direzione del cielo è anche po' sensibile al segnale a circa 90 gradi dalla direzione di puntamento: così anche quando osserva regioni di cielo dove il CMB non è contaminato dalla Galassia entra un po' di segnale galattico spurio. La conoscenza accurata delle proprietà ottiche di Planck, ottenuta dai calcoli ottici, dalle misure di laboratorio e dall'analisi dei dati reali, consente di tenere in conto di questi effetti e di sottrarli dalle mappe.

Le mappe ripulite dagli effetti sistematici vengono studiate in vari modi statistici.

La principale informazione deriva dal cosiddetto "spettro di potenza angolare" ai diversi multipoli: esso è una misura di quanto in media differisce la temperatura delle "macchie" più calde e più fredde nelle mappe del CMB, ovvero di quanta "potenza" vi è in queste fluttuazioni (o anisotropie) della temperatura del CMB. Dipende dalla distanza angolare fra le regioni di cielo considerate, o, come, più usuale in queste analisi, dal cosiddetto "multipolo", che però è tanto più grande quanto più piccola è la distanza angolare considerata.

Semplificando: multipolo = 180 gradi / distanza angolare espressa i gradi. Ad esempio, multipolo=1 (dipolo) significa considerare regioni separate da 180 gradi, multipolo=2 (quadrupolo) significa considerare regioni separate da 90 gradi, mentre regioni separate da circa un grado corrispondono a multipoli attorno a 200 e quelle separate da pochi arcominuti corrispondono a multipoli maggiori di 1000, e così via.

Lo spettro di potenza angolare ai diversi multipoli dipende proprio dalle proprietà dell'universo e dei suoi costituenti, ovvero dai parametri cosmologici (si veda la sezione 5.1), ed è proprio per questo che studiando le anisotropie del CMB possiamo svelare i misteri dell'universo.