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 реліктового випромінювання через зворотній ефект Комптона на гарячих електронах міжзоряного та міжгалактичного газу. Ефект названо на честь вчених, що його відкрили: Р. А. Сюняева та Я. Б. Зельдовича. У результаті цього процесу високоенергетичні електрони передають частину енергії фотонам реліктового випромінювання. Величина відхилення енергії фотонів від передбачуваного первинного фону дає змогу вимірювати густину речовини, що його викликала, і таким чином дозволяє вивчати розподіл матерії у Всесвіті на великих масштабах, що важливо для космології. Так, за допомогою цього ефекту можна вивчати достатньо густі скупчення 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 реліктового випромінювання.
  • 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, 1972 та 1980 роках. Ефект Сюняєва-Зельдовича являє собою інтерес як для астрофізики, так і для космології. Він, наприклад, може допомогти визначити поточне значення параметру Хабла. Для того, щоб відрізнити ефект СЗ, що виник завдяки кластерам галактик, від збурень, що були присутні в реліктовому випромінюванні ще на сфері останнього розсіяння, використовують як спектрально-амплітудну так і просторову залежність флуктуацій фону. Урахування цього факту є необхідним при аналізі даних реліктового випромінювання на малих кутах (великих -індексів коефіцієнтів розкладу спектру потужностей по сферичних гармоніках)

Поточні дослідження сконцентровані на моделюванні того, як ефект генерується міжгалактичним газом 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 бути так само легко задетектовані, як і близькі.

Чисельне значення[ред.ред. код]

Зміна інтенсивності радіовипромінювання дається наступним виразом:

де температура реліктового випромінювання, а , спектральна форма такого ефекту, — параметр комптомізаціі.

де та концентрація та температура електронів, томпсонівський 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. Bibcode:2012arXiv1203.4219H. arXiv:1203.4219. 
  2. Planck 2013 results. XXIX. Planck catalogue of Sunyaev-Zeldovich sources (arXiv:1303.5089)

Джерела[ред.ред. код]