La radiación del fondo cósmico de microondas a gran escala y la teoría de picos

Resumen

En esta tesis doctoral, se analizan las anisotropías de la radiación del fondo cósmico de microondas (FCM) a gran escala. En particular, se estudia la teoría de picos que surgen en campos gaussianos aleatorios sobre una superficie esférica, incluyendo la excentricidad de los picos como parámetro. Dicha teoría se aplica al caso particular del la temperatura y la polarización de la radiación del FCM. Para poder caracterizar los picos, es necesario conocer los campos de las derivadas hasta segundo orden. Tomando como banco de pruebas los datos de la misión Planck de la ESA, se realiza un análisis de las derivadas a diferentes escalas, estudiando aquellos lugares que presentan una mayor desviación del modelo cosmológico estándar. Posteriormente, se realiza un análisis más detallado de los picos que forman las estructuras más grandes del FCM, además de la región conocida como el Cold Spot (mancha fría). El formalismo de los perfiles multipolares, desarrollado previamente, se aplica a dichos picos para poder caracterizar su forma y geometría particular. Finalmente, en los dos últimos capítulos, se procede a estudiar las anisotropías del FCM a gran escala producidas por el efecto Sachs-Wolfe Integrado (ISW). En el primero de ellos, se estudia el efecto producido por un supervacío alineado con el Cold Spot, considerando diferentes modelos de energía oscura y geometrías del vacío. Por otro lado, se estudia la correlación cruzada del la temperatura del FCM y de diferentes trazadores de la estructura a gran escala del Universo. En particular, se modeliza el catálogo de galaxias denominado NRAO VLA Sky Survey (NVSS) en términos de su espectro angular de potencias y de su distribución en redshift, para poder tener un modelo teórico adecuado para describir tanto su auto-correlación, como la cruzada con el FCM. Algunos de los resultados presentados en este último capítulo han sido publicados por la colaboración Planck en los artículos dedicados al estudio del efecto Sachs-Wolfe integrado.