إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMB) هو ضوء قديم يحمل معلومات عن الكون المبكر. إذا كان استقطابه مدورًا بزاوية صغيرة جدًا، فقد يكون ذلك أثرًا لجسيمات جديدة، مثل الأكسيونات. ومع ذلك، فإن دوران الاستقطاب الناتج عن تأثير كوني لا يمكن تمييزه عن خطأ في زاوية تركيب كاشفات التلسكوب. الطريقة الحالية لمينامي-كوماستو تستخدم استقطاب الغبار في مجرتنا لفصل هذين المساهمين، لكن النتيجة تعتمد على نموذج هذا الغبار. يضيف هذا العمل تحققًا مستقلًا لا يستخدم هذا النموذج، ويطبقه لأول مرة على بيانات بلانك الحقيقية.
استخدم المؤلفون ثماني خرائط استقطاب من مجموعات مختلفة من كاشفات تلسكوب بلانك عند الترددات 100 و143 و217 و353 جيجاهرتز. لكل زوج من الخرائط، بنوا توليفتين من الأطياف: متناظرة وغير متناظرة. نسبة هاتين التوليفتين تعطي فرق الزوايا بين الكاشفات، مع إلغاء تام للدوران الكوني المشترك. ثم تُدمج جميع الفروق الثنائية في شبكة، حيث الخرائط هي العقد والفروق الزاوية هي الروابط. تُحل الشبكة بطريقة المربعات الصغرى مع مراعاة الارتباطات بين الأزواج التي تشترك في خرائط. النمط الزاوي الناتج يُقارن بنتيجة طريقة مينامي-كوماستو.
أظهرت مقارنة 28 زوجًا من الكاشفات أن الزوايا المستخلصة بالطريقة التفاضلية والزوايا من طريقة مينامي-كوماستو متوافقة: إحصائية كاي-مربع تساوي 8.18 مع سبع درجات حرية (احتمال 0.32). جميع الانحرافات أقل من 1.8 سيغما. هذا يعني أن النمط المعتمد على الكاشف في المعايرة، الذي يعطيه نموذج المقدمة، يُستنسخ أيضًا بطريقة لا تستخدم هذا النموذج. ومع ذلك، هذا ليس قياسًا مستقلًا للقيمة المطلقة للدوران الكوني، لأن كلتا الطريقتين تستخدمان نفس خرائط السماء.
يُظهر العمل أن معايرة زوايا كاشفات بلانك المستخلصة من نموذج الغبار المجري ليست قطعة أثرية من هذا النموذج. النمط الزاوي نفسه مؤكد بطريقة مستقلة تعتمد فقط على خصائص استقطاب إشعاع الخلفية الكونية نفسه. وهذا يعزز الثقة في القيمة المقاسة للانكسار المزدوج الكوني البالغة حوالي 0.37 درجة. يمكن استخدام الطريقة كفحص إضافي للتجارب المستقبلية مثل مرصد سيمونز وLiteBIRD.
يمكن استخدام الاختبار التفاضلي في التجارب المستقبلية لقياس استقطاب إشعاع الخلفية الكونية. لا يتطلب ملاحظات جديدة ويمكن أن يرافق أي تحليل يعتمد على نموذج المقدمة. للحصول على القيمة المطلقة للدوران الكوني، ستكون هناك حاجة إلى معاير خارجي بدقة أفضل من 0.1 درجة، وهو غير متوفر حاليًا لبلانك. في المستقبل، يمكن الحصول على مثل هذا المعاير من مصدر خاص أو تلسكوب متداخل.
ستؤثر الطريقة على تحليل بيانات التجارب الحالية والمستقبلية لاستقطاب إشعاع الخلفية الكونية، مثل BICEP/Keck وSPT-3G ومرصد سيمونز وLiteBIRD. كما قد تكون مفيدة لمعايرة الزوايا في أدوات فلكية أخرى حيث تكون الاتجاهية الدقيقة للاستقطاب مهمة.
الخطوة التالية هي التحقق من مصفوفة التغاير التحليلية وتقريب المقدمة القابل للفصل باستخدام محاكاة كاملة تتضمن أطياف غبار متغيرة مكانيًا وفك ارتباط الترددات. كما يجب تطوير معايرات خارجية بدقة أفضل من 0.1 درجة للقياس المطلق للانكسار المزدوج الكوني.
يرتبط العمل بمشكلة أساسية في علم الكون الرصدي: كيف نميز الإشارة الكونية عن أخطاء الأداة المنهجية. يقترح طريقة جديدة للتحقق من معايرة الاستقطاب لا تعتمد على نموذج المقدمة المجرية. هذا مهم للقياس الموثوق للانكسار المزدوج الكوني، وبمعنى أوسع، للبحث عن فيزياء جديدة خارج النموذج القياسي.
زاوية الانكسار المزدوج الكوني التي يبحث عنها العلماء تبلغ حوالي 0.3 درجة فقط، أي ما يعادل تقريبًا الزاوية التي يُرى بها ظفر الإصبع الصغير على مسافة ذراع ممدودة. وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون دقة معايرة الكاشفات أفضل من 0.1 درجة لقياسها بشكل موثوق.