Эффект Сюняева – Зельдовича. - Sunyaev–Zeldovich effect

В Эффект Сюняева – Зельдовича. (названный в честь Рашид Сюняев и Яков Борисович Зельдович и часто сокращенно Эффект СЗ) - искажение космическое микроволновое фоновое излучение (CMB) через обратное комптоновское рассеяние высокоэнергетическим электроны в скоплениях галактик, в которых низкоэнергетический реликтовый фотоны получают средний прирост энергии при столкновении с высокоэнергетическими электронами кластера. Наблюдаемые искажения космический микроволновый фон спектра используются для обнаружения нарушения плотности во Вселенной. Используя эффект Сюняева – Зельдовича, плотный скопления галактик наблюдались.

Обзор

Эффект Сюняева – Зельдовича можно разделить на:

• Термический эффекты, при которых фотоны реликтового излучения взаимодействуют с электронами, которые имеют высокие энергии из-за их температуры
• Кинематический эффекты, эффект второго порядка, при котором фотоны реликтового излучения взаимодействуют с электронами, которые имеют высокие энергии из-за их объемного движения (также называемый эффектом Острикера-Вишняка, после Иеремия П. Острикер и Итан Вишняк.^[1])
• поляризация

Рашид Сюняев и Яков Зельдович предсказал эффект и провел исследования в 1969, 1972 и 1980 годах. Эффект Сюняева – Зельдовича является основным астрофизический и космологический интерес. Это может помочь определить стоимость Постоянная Хаббла. Чтобы отличить СЗ-эффект скоплений галактик от обычных возмущений плотности, оба спектральный зависимости и пространственной зависимости флуктуаций космический микроволновый фон используются. Анализ данных CMB с более высоким угловым разрешением (high ${\displaystyle \ell }$-значения ) требует учета эффекта Сюняева – Зельдовича.

Текущие исследования сосредоточены на моделировании того, как эффект создается внутрикластерной плазмой в скопления галактик, а также об использовании эффекта для оценки Постоянная Хаббла и выделить различные составляющие в средней угловой статистике флуктуаций фона. Моделирование образования гидродинамической структуры изучается для получения данных о тепловых и кинетических эффектах в теории.^[2] Наблюдения затруднены из-за малой амплитуды эффекта и путаницы с экспериментальной ошибкой и другими источниками флуктуаций температуры реликтового излучения. Однако, поскольку эффект Сюняева – Зельдовича является эффектом рассеяния, его величина не зависит от красного смещения. Это очень важно: это означает, что кластеры с большим красным смещением могут быть обнаружены так же легко, как и кластеры с низким красным смещением. Еще одним фактором, облегчающим обнаружение кластеров с большим красным смещением, является соотношение углового масштаба и красного смещения: он мало меняется между красными смещениями 0,3 и 2, что означает, что скопления между этими красными смещениями имеют одинаковые размеры на небе. Использование обзоров скоплений, обнаруженных по их эффекту Сюняева – Зельдовича, для определения космологических параметров было продемонстрировано Barbosa et al. (1996). Это может помочь понять динамику темной энергии в опросах (Телескоп Южного полюса, Космологический телескоп Атакама, Планк ).

Наблюдения

Первые измерения теплового эффекта Сюняева – Зельдовича с Большая миллиметровая матрица Atacama с одним из самых массивных известных скоплений галактик, RX J1347.5-1145.^[3]

В 1984 г. исследователи из Кембриджская радиоастрономическая группа и Радиообсерватория Оуэнс-Вэлли впервые обнаружил эффект Сюняева – Зельдовича из скопления галактик ^[4]. Десять лет спустя Телескоп Райла использовался для изображения скопление галактик в эффекте Сюняева – Зельдовича.^{[нужна цитата ]}

Инструменты, созданные специально для изучения эффекта, включают камеру Сюняева – Зельдовича на Эксперимент "Следопыт Атакамы",^{[нужна цитата ]} и Массив Сюняева – Зельдовича, которые оба увидели первый свет в 2005 году. В 2012 году Космологический телескоп Атакама (ACT) выполнил первое статистическое обнаружение кинематического эффекта SZ.^[5] В 2012 году кинематический СЗ-эффект был впервые обнаружен у отдельного объекта в MACS J0717.5 + 3745.^[6]

Рекомендации

1. Острикер, Иеремия П. и Вишняк, Итан Т. (1986). «Генерация флуктуаций микроволнового фона из нелинейных возмущений в эпоху образования галактик». Письма в астрофизический журнал. 306: L51. Bibcode:1986ApJ ... 306L..51O. Дои:10.1086/184704.
2. Куннама Д., Фальтенбахер Ф .; Пассмур С., Кресс С .; Кресс, C .; Пассмур, С. (2009). «Согласование формы скорости кластеров и кинетический эффект Сюняева – Зельдовича». Письма MNRAS. 397 (1): L41 – L45. arXiv:0904.4765. Bibcode:2009МНРАС.397Л..41С. Дои:10.1111 / j.1745-3933.2009.00680.x. S2CID  9809159.
3. «Дыра ALMA во Вселенной». www.eso.org. Получено 20 февраля 2017.
4. Birkinshaw, M .; Gull, S.F .; Хардебек, Х. (1984). «Эффект Сюняева-Зельдовича в сторону трех скоплений галактик». Природа. 309 (5963): 34–35. Bibcode:1984Натура 309 ... 34Б. Дои:10.1038 / 309034a0. S2CID  4276748.
5. Рука, Ник; Addison, Graeme E .; Обург, Эрик; Батталья, Ник; Battistelli, Elia S .; Бизяев Дмитрий; Бонд, Дж. Ричард; Брюингтон, Ховард; Бринкманн, Джон; Браун, Бенджамин Р .; Дас, Судип; Доусон, Кайл С .; Девлин, Марк Дж .; Данкли, Джоанна; Даннер, Роландо; Эйзенштейн, Дэниел Дж .; Фаулер, Джозеф В .; Gralla, Megan B .; Хаджян, Амир; Хальперн, Марк; Хилтон, Мэтт; Хинкс, Адам Д .; Хлозек, Рене; Хьюз, Джон П .; Инфанте, Леопольдо; Irwin, Kent D .; Косовский, Артур; Линь, Йен-Тин; Маланушенко, Елена; и другие. (2012). «Обнаружение движений скоплений галактик с кинематическим эффектом Сюняева – Зельдовича». Письма с физическими проверками. 109 (4): 041101. arXiv:1203.4219. Bibcode:2012PhRvL.109d1101H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.109.041101. PMID  23006072. S2CID  11392448.
6. Мрочковски, Тони; Дикер, Саймон; Сэйерс, Джек; Риз, Эрик Д.; Мейсон, Брайан; Чакон, Николь; Ромеро, Чарльз; Янг, Александр; Девлин, Марк; Голвала, Сунил; Корнгут, Филипп; Саразин, Крейг; Бок, Джеймс; Кох, Патрик М .; Линь, Кай-Ян; Мольнар, Сандор М .; Пьерпаоли, Елена; Умецу, Кейчи; Земцов, Михаил (2012). «Многоволновое исследование эффекта Сюняева – Зельдовича в кластере тройного слияния MACS J0717.5 + 3745 с MUSTANG и Bolocam». Астрофизический журнал. 761 (1): 47. arXiv:1205.0052. Bibcode:2012ApJ ... 761 ... 47M. Дои:10.1088 / 0004-637X / 761/1/47. S2CID  50951413.

дальнейшее чтение

• Рефаэли, Ю. (1995). «Комптонизация космического микроволнового фона: эффект Сюняева – Зельдовича». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики. 33 (1): 541–580. Bibcode:1995ARA & A..33..541R. Дои:10.1146 / annurev.aa.33.090195.002545.
• Barbosa, D .; Bartlett, J. G .; Blanchard, A .; Оукбир, Дж. (1996). «Эффект Сюняева – Зельдовича и значение Ω₀". Астрономия и астрофизика. 314: 13–17. arXiv:Astro-ph / 9511084. Bibcode:1996A & A ... 314 ... 13B.
• Birkinshaw, M .; Gull, S. F .; Хардебек, Х. (1984). «Эффект Сюняева – Зельдовича в отношении трех скоплений галактик». Природа. 309 (5963): 34–35. Bibcode:1984Натура 309 ... 34Б. Дои:10.1038 / 309034a0. S2CID  4276748.
• Биркиншоу, Марк (1999). «Эффект Сюняева Зельдовича». Отчеты по физике. 310 (2–3): 97–195. arXiv:Astro-ph / 9808050. Bibcode:1999ФР ... 310 ... 97Б. Дои:10.1016 / S0370-1573 (98) 00080-5. HDL:1983 / 5d24f14a-26e0-44d3-8496-5843b108fec5. S2CID  119330362.
• Cen, Renyue; Иеремия П. Острикер (1994). «Гидродинамический подход к космологии: космологический сценарий смешанной темной материи». Астрофизический журнал. 431 (1994): 451. arXiv:Astro-ph / 9404011. Bibcode:1994ApJ ... 431..451C. CiteSeerX  10.1.1.254.3635. Дои:10.1086/174499. S2CID  1284598. Архивировано из оригинал 22 февраля 2004 г.
• Ху, Цзянь; Ю-Цин Лу (2004). «Магнитный эффект Сюняева – Зельдовича в скоплениях галактик». Письма в астрофизический журнал. 606 (1): L1 – L4. arXiv:astro-ph / 0402669. Bibcode:2004ApJ ... 606L ... 1H. Дои:10.1086/420896. S2CID  10520376.
• Ма, Чунг-Пей; Дж. Н. Фрай (27 мая 2002 г.). «Нелинейный кинетический эффект Сюняева – Зельдовича». Письма с физическими проверками. 88 (21): 211301. arXiv:Astro-ph / 0106342. Bibcode:2002ПхРвЛ..88у1301М. Дои:10.1103 / PhysRevLett.88.211301. PMID  12059470. S2CID  5655238.
• Myers, A.D .; Шанкс, Т .; и другие. (2004). «Доказательства расширенного эффекта SZ в данных WMAP». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 347 (4): L67 – L72. arXiv:Astro-ph / 0306180. Bibcode:2004МНРАС.347Л..67М. Дои:10.1111 / j.1365-2966.2004.07449.x. S2CID  53119165.
• Спрингель, Фолькер; Белый, Мартин; Эрнквист, Ларс (2001). «Гидродинамическое моделирование эффекта (ов) Сюняева – Зельдовича». Астрофизический журнал. 549 (2): 681–687. arXiv:astro-ph / 0008133. Bibcode:2001ApJ ... 549..681S. Дои:10.1086/319473. S2CID  6728519.
• Сюняев, Р. А .; Я. Б. Зельдович (1970). «Мелкомасштабные колебания реликтового излучения». Астрофизика и космическая наука. 7 (1): 3–19. Bibcode:1970Ap & SS ... 7 .... 3S. Дои:10.1007 / BF00653471 (неактивно 10 октября 2020 г.).
• Сюняев, Р. А .; Я. Б. Зельдович (1980). «Фоновое микроволновое излучение как зонд современной структуры и истории Вселенной». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики. 18 (1): 537–560. Bibcode:1980ARA & A..18..537S. Дои:10.1146 / annurev.aa.18.090180.002541.
• Diego, J.M .; Martinez, E .; Sanz, J. L .; Benitez, N .; Силк, Дж. (2002). «Эффект Сюняева – Зельдовича как космологический дискриминатор». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 331 (3): 556–568. arXiv:astro-ph / 0103512. Bibcode:2002МНРАС.331..556Д. Дои:10.1046 / j.1365-8711.2002.05039.x. S2CID  10486016.
• Королевское астрономическое общество, Искаженные отголоски Большого взрыва? Уведомление для прессы РАН, номер 04/01

внешняя ссылка

• Искаженные отголоски Большого взрыва? Innovations-report.com.
• Эффект Сюняева – Зельдовича на arxiv.org