Rashid Sunyaev y Yakov Zeldovich predijeron el efecto Sunyaev-Zeldovich para describir anisotropías en el CMB. El efecto es causado por la interacción del CMB con electrones de alta energía. Estos electrones de alta energía provocan la dispersión Compton inversa de los fotones del CMB, lo que provoca una distorsión en el espectro de radiación del CMB. El efecto Sunyaev-Zeldovich es más evidente cuando se observan cúmulos galácticos. El análisis de datos de CMB con mayor resolución angular ( valores altos ) requiere tener en cuenta el efecto Sunyaev-Zeldovich.
El efecto Sunyaev-Zeldovich se puede dividir en diferentes tipos:
Efectos térmicos , donde los fotones CMB interactúan con electrones que tienen altas energías debido a su temperatura.
Efectos cinemáticos , un efecto de segundo orden en el que los fotones CMB interactúan con electrones que tienen altas energías debido a su movimiento masivo (también llamado efecto Ostriker-Vishniac, en honor a Jeremiah P. Ostriker y Ethan Vishniac . [1] )
El efecto Sunyaev-Zeldovich es de gran interés astrofísico y cosmológico . Puede ayudar a determinar el valor de la constante de Hubble , determinar la ubicación de nuevos cúmulos de galaxias y en el estudio de la estructura y masa de los cúmulos. Dado que el efecto Sunyaev-Zeldovich es un efecto de dispersión, su magnitud es independiente del corrimiento al rojo, lo que significa que los cúmulos con un corrimiento al rojo alto pueden detectarse tan fácilmente como aquellos con un corrimiento al rojo bajo.
Efectos térmicos
La distorsión del CMB resultante de una gran cantidad de electrones de alta energía se conoce como efecto térmico Sunyaev-Zeldovich. El efecto térmico Sunyaev-Zeldovich se estudia más comúnmente en cúmulos de galaxias . Al comparar el efecto Sunyaev-Zeldovich y los datos de emisión de rayos X , se puede estudiar la estructura térmica del cúmulo y, si se conoce el perfil de temperatura, los datos de Sunyaev-Zeldovich se pueden utilizar para determinar la masa bariónica del cúmulo a lo largo de la línea. en vista. [2] La comparación de datos de Sunyaev-Zeldovich y de rayos X también se puede utilizar para determinar la constante de Hubble utilizando la distancia del diámetro angular del cúmulo. [3] Estas distorsiones térmicas también se pueden medir en supercúmulos y en gases del grupo local, aunque son menos significativas y más difíciles de detectar. En los supercúmulos, el efecto no es fuerte (< 8 μK), pero con un equipo lo suficientemente preciso, medir esta distorsión puede dar una idea de la formación de estructuras a gran escala. Los gases del grupo local también pueden causar anisotropías en el CMB debido al efecto térmico Sunyaev-Zeldovich que debe tenerse en cuenta al medir el CMB para ciertas escalas angulares. [2]
Efectos cinemáticos
El efecto cinemático Sunyaev-Zeldovich se produce cuando un cúmulo de galaxias se mueve en relación con el flujo de Hubble . El efecto cinemático Sunyaev-Zeldovich proporciona un método para calcular la velocidad peculiar:
La investigación actual se centra en modelar cómo se genera el efecto del plasma intracúmulo en los cúmulos de galaxias y en utilizar el efecto para estimar la constante de Hubble y separar diferentes componentes en las estadísticas angulares promedio de las fluctuaciones en el fondo. Se están estudiando simulaciones de formación de estructuras hidrodinámicas para obtener datos sobre los efectos térmicos y cinéticos en la teoría. [5] Las observaciones son difíciles debido a la pequeña amplitud del efecto y a la confusión con el error experimental y otras fuentes de fluctuaciones de temperatura del CMB. Para distinguir el efecto SZ debido a los cúmulos de galaxias de las perturbaciones de densidad ordinarias, se utilizan tanto la dependencia espectral como la dependencia espacial de las fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas .
Un factor que facilita la detección de cúmulos de alto corrimiento al rojo es la escala angular versus la relación de corrimiento al rojo : cambia poco entre corrimientos al rojo de 0,3 y 2, lo que significa que los cúmulos entre estos corrimientos al rojo tienen tamaños similares en el cielo. Barbosa et al. han demostrado el uso de estudios de cúmulos detectados por su efecto Sunyaev-Zeldovich para la determinación de parámetros cosmológicos. (1996). Esto podría ayudar a comprender la dinámica de la energía oscura en los estudios ( Telescopio del Polo Sur , Telescopio de Cosmología de Atacama , Planck ).
En 1987, el satélite Cosmic Background Explorer (COBE) observó el CMB y proporcionó datos más precisos sobre las anisotropías en el CMB, lo que permitió un análisis más preciso del efecto Sunyaev-Zeldovich. [2]
Los instrumentos construidos específicamente para estudiar el efecto incluyen la cámara Sunyaev-Zeldovich en el Atacama Pathfinder Experiment , [9] y el Sunyaev-Zeldovich Array , que vieron su primera luz en 2005. En 2012, el Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) realizó la primera Detección estadística del efecto cinemático SZ. [10] En 2012, el efecto cinemático SZ se detectó por primera vez en un objeto individual en MACS J0717.5+3745 . [11]
En 2015, el Telescopio del Polo Sur (SPT) había utilizado el efecto Sunyaev-Zeldovich para descubrir 415 cúmulos de galaxias. [12] El efecto Sunyaev-Zeldovich ha sido y seguirá siendo una herramienta importante para descubrir cientos de cúmulos de galaxias.
Experimentos recientes, como el telescopio a bordo de un globo OLIMPO, intentan recopilar datos en bandas de frecuencia específicas y regiones específicas del cielo para identificar el efecto Sunyaev-Zeldovich y ofrecer un mapa más preciso de ciertas regiones del cielo. [13]
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Otras lecturas
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Real Sociedad Astronómica, ¿Ecos corruptos del Big Bang? Aviso de prensa de RAS PN 04/01
enlaces externos
¿Ecos corruptos del Big Bang? innovaciones-report.com.