El efecto Sachs-Wolfe , llamado así por Rainer K. Sachs y Arthur M. Wolfe , [1] es una propiedad de la radiación de fondo cósmico de microondas (CMB), en la que los fotones del CMB se desplazan al rojo gravitacionalmente , lo que hace que el espectro del CMB parezca irregular. Este efecto es la fuente predominante de fluctuaciones en el CMB para escalas angulares mayores de unos diez grados.
El efecto Sachs-Wolfe no integrado es causado por el corrimiento al rojo gravitacional que se produce en la superficie de la última dispersión . El efecto no es constante en todo el cielo debido a las diferencias en la densidad de materia/energía en el momento de la última dispersión.
El efecto Sachs-Wolfe integrado (ISW) también es causado por el corrimiento al rojo gravitacional, pero ocurre entre la superficie de la última dispersión y la Tierra , por lo que no es parte del CMB primordial . Ocurre cuando el Universo está dominado en su densidad de energía por algo distinto a la materia. Si el Universo está dominado por la materia, entonces los pozos y colinas de energía potencial gravitacional a gran escala no evolucionan significativamente. Sin embargo, si el Universo está dominado por la radiación o por la energía oscura , esos potenciales sí evolucionan, cambiando sutilmente la energía de los fotones que pasan a través de ellos.
Hay dos contribuciones al efecto ISW. El ISW "temprano" ocurre inmediatamente después de que el efecto Sachs-Wolfe (no integrado) produzca el CMB primordial, a medida que los fotones pasan por fluctuaciones de densidad mientras todavía hay suficiente radiación alrededor para afectar la expansión del Universo. Aunque físicamente es igual al ISW tardío, para fines de observación generalmente se lo agrupa con el CMB primordial, ya que las fluctuaciones de materia que lo causan son en la práctica indetectables.
El efecto ISW de "tiempo tardío" surge bastante recientemente en la historia cósmica, cuando la energía oscura , o la constante cosmológica , comienza a gobernar la expansión del Universo. Desafortunadamente, la nomenclatura es un poco confusa. A menudo, "ISW de tiempo tardío" se refiere implícitamente al efecto ISW de tiempo tardío en perturbaciones de densidad lineales/de primer orden . Esta parte lineal del efecto desaparece por completo en un universo plano con solo materia, pero domina sobre la parte de orden superior del efecto en un universo con energía oscura. El efecto ISW tardío no lineal completo (lineal + de orden superior), especialmente en el caso de vacíos y cúmulos individuales, a veces se conoce como el efecto Rees-Sciama , ya que Martin Rees y Dennis Sciama dilucidaron la siguiente imagen física. [2]
La expansión acelerada debida a la energía oscura hace que incluso los pozos de potencial de gran escala ( supercúmulos ) y las colinas ( vacíos ) se desintegren durante el tiempo que tarda un fotón en atravesarlos. Un fotón recibe una dosis de energía al entrar en un pozo de potencial (un supercúmulo) y conserva parte de esa energía después de salir, una vez que el pozo se ha estirado y se ha vuelto menos profundo. De manera similar, un fotón tiene que gastar energía al entrar en un supervacío, pero no la recuperará toda al salir de la colina de potencial ligeramente reducida.
Una característica de la ISW de tiempo tardío es una función de correlación cruzada no nula entre la densidad de galaxias (la cantidad de galaxias por grado cuadrado) y la temperatura del CMB, [3] porque los supercúmulos calientan suavemente los fotones, mientras que los supervacíos los enfrían suavemente. Esta correlación se ha detectado con una significancia de moderada a alta. [4] [5] [6] [7] [8]
En mayo de 2008, Granett, Neyrinck y Szapudi demostraron que la ISW tardía puede vincularse a supervacíos y supercúmulos discretos identificados en el catálogo de galaxias rojas luminosas del SDSS . [9] Su detección de ISW rastrea el efecto localizado de la ISW producido por los supervacíos y supercúmulos en el CMB. Sin embargo, la amplitud de esta detección localizada es controvertida, ya que es significativamente mayor que las expectativas y depende de varias suposiciones del análisis.
