Seit der Veröffentlichung der ersten Daten der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) im Jahr 2003 wurden alle Arten von Anomalien des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) gemeldet; es gab der kalte Fleck, der ein Fenster in ein Paralleluniversum sein könnte , die „Achse des Bösen“ , Pfotenabdrücke von lokalem interstellarem neutralem Wasserstoff , und sehr viel mehr.
Aber machen Sie die WMAP-Datenwirklich, wirklich, absolutHinweise auf Anomalien enthalten, Dinge, die einfach nicht in das Sechs-Parameter-und-ein-Modell passen hat das WMAP-Team kürzlich berichtet ?
Mit einem Wort, nein.
Siebenjähriger Mikrowellenhimmel (Quelle: NASA/WMAP Science Team)
Seit 2003 hat das WMAP-Wissenschaftsteam alle zwei Jahre veröffentlichte eine Reihe von Papieren über ihre Analysen der kumulierten Daten und ihre Ergebnisse (die Mission soll noch in diesem Jahr enden, ihr nächster Satz wird leider der letzte sein). Mit der Zeit und Erfahrung – ganz zu schweigen von den Beiträgen von Tausenden anderer Forscher, die die Daten gesammelt haben – hat das Team nicht nur viel mehr Daten gesammelt, sondern auch verstanden, wie WMAP viel besser funktioniert. Infolgedessen sind nicht nur die veröffentlichten Ergebnisse – wie die Begrenzung der Natur der Dunklen Energie und die Anzahl der verschiedenen Neutrinos – stringenter und robuster, sondern das Team ist auch sehrübrigensmit den verschiedenen gemeldeten Anomalien.
Zum ersten Mal hat das Team diese Anomalien im Detail untersucht und kommt zu dem Schluss, dass die Antwort auf die Frage mit den Worten „Gibt es potenzielle Abweichungen von ?CDM im Rahmen der erlaubten Parameterbereiche der bestehenden WMAP-Beobachtungen? ?' ist 'nein'.
Es gibt viele gemeldete Anomalien, die das Team untersuchte – zwei auffällige Cold Spots, Stärke des Quadrupols, Mangel an CMB-Leistung im großen Winkelbereich, Ausrichtung der Quadrupol- und Oktupolkomponenten, Halbkugel- oder Dipolleistungsasymmetrie, um nur eine Handvoll zu nennen – aber die Gründe denn die offensichtlichen Anomalien sind gering.
„Menschliche Augen und Gehirne sind hervorragend darin, visuelle Muster zu erkennen, aber schlecht darin, Wahrscheinlichkeiten einzuschätzen. Auf den WMAP-Karten zu sehende Merkmale, wie der große Cold Spot I in der Nähe der galaktischen Zentrumsregion, können als ungewöhnlich auffallen. Die Wahrscheinlichkeit solcher Merkmale kann jedoch nicht durch visuelle Inspektion unserer speziellen Realisierung des Universums erkannt werden“, schreiben sie, und „Monte-Carlo-Simulationen sind eine unschätzbare Möglichkeit, die erwarteten Abweichungen innerhalb des CDM-Modells zu bestimmen. Behauptungen über Anomalien ohne Monte-Carlo-Simulationen sind zwangsläufig schwache Behauptungen“.
Stephen Hawkings Initialen im CMB (Quelle: NASA/WMAP Science Team)
Ein amüsantes Beispiel: Die Initialen von Stephen Hawking („SH“) sind in der WMAP-Himmelskarte deutlich zu erkennen. „Das „S“ und das „H“ haben ungefähr die gleiche Schriftgröße und den gleichen Stil, und beide Buchstaben sind sauber entlang einer festen galaktischen Breite ausgerichtet“, sagt das Team; „Eine Berechnung würde zeigen, dass die Wahrscheinlichkeit dieses speziellen Auftretens verschwindend gering ist. Trotz dieses außergewöhnlich niedrigen Wahrscheinlichkeitsereignisses gibt es jedoch keine Argumente für eine nicht standardmäßige Kosmologie“, stellen sie trocken fest.
Viele der Berichte über WMAP-CMB-Anomalien wären wahrscheinlich ein gutes Lehrmaterial, da sie die vielen Fallen veranschaulichen, in die man so leicht tappen kann, wenn man nachträglich etwas tut (A posteriori) Statistische Analysen. Oder wie das Team es in Bezug auf die Initialen von Stephen Hawking formuliert: „Es ist klar, dass die kombinierte Auswahl der Suche nach Initialen, diese bestimmten Initialen und ihre Ausrichtung und Position alle sind“A posterioriWahlen. Für einen reichhaltigen Datensatz, wie es bei WMAP der Fall ist, gibt es viele Daten und viele Möglichkeiten, die Daten zu analysieren.“
Und was passiert, wenn Sie viele Daten haben? Ereignisse mit geringer Wahrscheinlichkeit werden garantiert eintreten! „Zum Beispiel ist es nicht unerwartet, eine 2 zu finden? Funktion bei der Analyse eines umfangreichen Datensatzes auf verschiedene Weise. Um jedoch zu beurteilen, ob eine bestimmte 2? Feature interessant ist, ist man oft versucht, es einzugrenzen, um sein Verhalten zu isolieren. Dieser Prozess beinhaltetA posterioriEntscheidungen, die die offensichtliche Bedeutung des Merkmals verstärken.“
Kommt das Team also zu dem Schluss, dass all diese Anomaliejagd eine Verschwendung von Anstrengung ist? Absolut nicht! Ich zitiere aus der eigenen Schlussfolgerung des Teams: „Die Suche nach Merkwürdigkeiten in den Daten ist für den Test des Modells unerlässlich. Der Erfolg des Modells macht diese Recherchen noch wichtiger. Ein Nachweis von hochsignifikantenA posterioriFeature könnte eine ernsthafte Herausforderung für das Modell werden. Die in diesem Papier diskutierten weniger bedeutsamen Merkmale lieferten die Motivation, alternative Modelle in Betracht zu ziehen und eine neue Analyse von WMAP- (und bald Planck-) Daten zu entwickeln. Die Kuriositäten haben vorgeschlagene neue Beobachtungen ausgelöst, die die Modelle weiter testen können. Es ist oft schwierig, die statistischen Aussagen zu beurteilen. Es kann gut sein, dass eine Kuriosität gefunden wurde, die eine neue Theorie motiviert, die dann als Hypothese gegen ?CDM getestet werden könnte. Die Daten unterstützen diese Vergleiche. Natürlich müssen auch andere kosmologische Messungen eine Rolle spielen, um neue Hypothesen zu testen. Keine bisher gemeldete CMB-Anomalie hat die wissenschaftliche Gemeinschaft dazu veranlasst, ein neues Standardmodell der Kosmologie zu übernehmen, aber behauptete, dass Anomalien verwendet wurden, um zum Nachdenken anzuregen und nach verbesserten Theorien zu suchen.“
Primäre Quelle: Siebenjährige Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Beobachtungen: Gibt es kosmische Mikrowellen-Hintergrundanomalien? ( arXiv: 1001.4758 ). Die fünf anderen Seven-Year-WMAP-Papiere sind: Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation ( arXiv: 1001.4538 ), Siebenjährige Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Beobachtungen: Planeten und Himmelskalibrierungsquellen ( arXiv: 1001.4731 ), Siebenjährige Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)-Beobachtungen: Himmelskarten, systematische Fehler und grundlegende Ergebnisse ( arXiv: 1001.4744 ), Siebenjährige Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)-Beobachtungen: Leistungsspektren und WMAP-abgeleitete Parameter ( arXiv: 1001.4635 ) und Siebenjährige Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)-Beobachtungen: Galaktische Vordergrundemission ( arXiv: 1001.4555 ). Schaut auch vorbei die offizielle WMAP-Website .