Ефект Сюняєва — Зельдовича

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з Ефект Сюняєва-Зельдовича)
Перейти до: навігація, пошук

Ефект Сюняева — Зельдовича (англ. Sunyaev–Zel'dovich effect, SZ effect) — зміна інтенсивності радіовипромінювання реліктового фону через зворотній ефект Комптона на гарячих електронах міжзоряного та міжгалактичного газу. Ефект названий на честь вчених його відкрили: Р. А. Сюняева та Я. Б. Зельдовича. В результаті цього процесу високоенергетичні електрони передають частину енергії фотонам реліктвого випромінювання. Величина відхилення енергії фотонів від передбачуваного первинного фону дає змогу вимірювати гусину матерії, що його викликала, тим сам даючи спостерігати розподіл матерії у Всесвіті на великих масштабах, що важливо для космології. Так, з допомогою цього ефекту вдається спостерігати достатньо густі кластери галактик.

Загальний опис[ред.ред. код]

Ефект Сюняєва-Зельдовича може бути розділений на:

  • Термічний ефект, який виникає саме через високу температуру електронів, що взаємодіють з фотонами CMB
  • Кінематичний ефект, це ефект другого порядку, що виникає за рахунок високої кінетичної енергії руху електронів як гравітаційно зв'язаної системи (дрейфового, нетеплового руху)
  • Поляризацію

Рашид Сюняєв та Яків Зельдович передбачили ефект, і провели відповідні теоретичні дослідження в 1969, 1972і 1980 роках. Ефект Сюняєва-Зельдовича являє собою інтерес як для астрофізики, так і для космології. Він, до прикладу, може допомогти визначити поточне значення параметру Хабла. Для того щоб відрізнити ефект СЗ ефект, що виник завдяки кластерам галактик, від збурень що були присутні в CMB ще на сфері останнього розсіяння використовують як спектрально-амплітудна так і просторова залежність флуктуацій фону. Врахування цього факту є необхідним при аналізі даних CMB на малих кутах (великих  l - ідексів коефіцієнтів розкладу спектру потужностів по сферичних гармоніках)

Поточні дослідження сконцентровані на моделюванні того, як ефект генерується міжкластерною плазмою в галактичних кластерах, і на використанні ефекту для оцінки параметру Хабла та для виділення різних компонент в середнє флуктуацій фону на даному кутовому масштабі. Використовується симуляція гідродинамічної структури кластерів.

Ефект СЗ є розсіювальним ефектом, отже він не залежить від червого зміщення (відстані до електронів розсіяння). Це важливо, адже це означає що далекі кластери можуть так само легко задетектовані як і близькі.

Чисельне значення[ред.ред. код]

Зміна інтенсивності радіовипромінювання дається наступним виразом:

\Delta I_{nu}=2\frac{ (kT_{cmb}) ^3}{ (hc) ^2}yg(x)

де T_{cmb}температура реліктового випромінювання, а x=\tfrac{h\nu}{kT_{cmb}}, g(x) спектральна форма такого ефекту, y — параметр комптомізаціі.

g(x) = x^4 e^x \frac{x \cdot \mathrm{coth} (x/2) -4}{e^x-1},
y = \int \frac{kT_e}{mc^2}n_e\sigma_t\,dl\,

де n_e та T_eконцентрація та температура електронів, \sigma_tтомпсонівський перетин.

Спостереження[ред.ред. код]

  • 1983 - Науковці з Cavendish Astrophysics Group та Owens Valley Radio Observatory першими виявити ефект Сюняєва-Зельдовича від скупченнях галактик.
  • 1993 - Ryle Telescope став першим телескопом що побудував зображення скупчення галактик з допомогою ефекта Сюняєва-Зельдовича.
  • 2003 - космічний апарат WMAP скартографував Реліктове випромінювання (CMB) по всьому небу з деякою (обмеженою) чутливістю до ефекту
  • 2005 - The Atacama Pathfinder Experiment - камера Сюняєва-Зельдовича запрацювала і скоро змогла побудувати зображення кластерів галактик по спостереженню ефекта
  • 2005 – Arcminute Microkelvin Imager і Sunyaev–Zel'dovich Array почали огляд сильночервонозміщених (тобто далеких) кластерів галактик з допомогою вимірювання цього ефекту.
  • 2007 – Південнополюсний телескоп почав функціонувати 16 лютого 2007 року і в березні цього ж року почав наукові обсервації. В 2008 галактичний кластер вперше було відкрито за допомогою ефекту Сюняєва-Зельдовича на цьому телескопі.
  • 2007 – Atacama Cosmology Telescope запрацював 8 червня і почав огляд кластерів галактик з допомогою цього ефекту. В 2012 вдалось вперше поміряти кінематичний ефект Сюняєва-Зельдовича на цьому телескопі. [1]
  • 2009 – Космічний телескоп "Планк", запущений 14 травня 2009 року, зробив повний огляд неба по ефекту Сюняєва-Зельдовича. Перші наукові дані були представлені в 2013 році.[2]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Hand, Nick (2012). «Detection of Galaxy Cluster Motions with the Kinematic Sunyaev-Zel'dovich Effect». Physical Review Letters, submitted. arXiv:1203.4219. Bibcode:2012arXiv1203.4219H. 
  2. Planck 2013 results. XXIX. Planck catalogue of Sunyaev-Zeldovich sources (arXiv:1303.5089)

Джерела[ред.ред. код]