Эффект Сюняева — Зельдовича

Эффе́кт Сюня́ева — Зельдо́вича — изменение интенсивности радиоизлучения реликтового фона из-за обратного эффекта Комптона на горячих электронах межзвёздного и межгалактического газа. Эффект назван в честь предсказавших его в 1969 году учёных Р. А. Сюняева и Я. Б. Зельдовича.

С помощью эффекта Сюняева — Зельдовича можно измерить диаметр скопления галактик, благодаря чему скопления галактик могут быть использованы в качестве стандартной линейки при построении шкалы расстояний во Вселенной.

На практике эффект начали регистрировать с 1978 года. Ныне данные для составления каталогов скоплений галактик обращаются к данным космических («Планк») и наземных (South Pole Telescope, Sunyaev-Zel’dovich Array) обсерваторий, полученным на основе эффекта Сюняева — Зельдовича.

Формула

Изменение радиоизлучения даётся следующим выражением:

[math]\displaystyle{ \Delta I_\nu = 2\frac{(kT_\text{cmb})^3}{(hc)^2}yg(x), }[/math]

где [math]\displaystyle{ T_\text{cmb} }[/math] — температура реликтового излучения, [math]\displaystyle{ x = \tfrac{h\nu}{kT_\text{cmb}} }[/math], [math]\displaystyle{ g(x) }[/math] — спектральная форма такого эффекта, [math]\displaystyle{ y }[/math] — параметр комптонизации:

[math]\displaystyle{ g(x) = x^4 e^x \frac{x \cdot \operatorname{coth}(x/2) - 4}{e^x - 1}, }[/math]

[math]\displaystyle{ y = \int \frac{kT_e}{mc^2} n_e\sigma_t\,dl, }[/math]

где [math]\displaystyle{ n_e }[/math] и [math]\displaystyle{ T_e }[/math] — концентрация и температура электронов, [math]\displaystyle{ \sigma_t }[/math] — томсоновское сечение.

Литература

• О. В. Верходанов, Ю. Н. Парийский. Радиогалактики и космология. М.: Физматлит, 2009.
• Hu, Jian (2004). «Magnetic Sunyaev–Zel'dovich effect in galaxy clusters». Astrophysical Journal Letters 606 (1): L1–L4. arXiv:astro-ph/0402669. doi:10.1086/420896. .
• Ma, Chung-Pei (27 May 2002). «Nonlinear Kinetic Sunyaev–Zel'dovich Effect». PRL 88 (21): 211301. arXiv:astro-ph/0106342. doi:10.1103/PhysRevLett.88.211301. PMID 12059470. .
• Myers, A. D. (2004). «Evidence for an Extended SZ Effect in WMAP Data». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 347 (4): L67–L72. arXiv:astro-ph/0306180. doi:10.1111/j.1365-2966.2004.07449.x. .
• Springel, Volker (2001). «Hydrodynamic Simulations of the Sunyaev–Zel'dovich effect(s)». Astrophysical Journal 549 (2): 681–687. arXiv:astro-ph/0008133. doi:10.1086/319473. .
• Sunyaev, R. A. (1970). «Small-Scale Fluctuations of Relic Radiation». Astrophysics and Space Science 7 (1): 3–19. doi:10.1007/BF00653471. .
• Sunyaev, R. A. (1980). «Microwave background radiation as a probe of the contemporary structure and history of the universe». Annual Review of Astronomy and Astrophysics 18 (1): 537–560. doi:10.1146/annurev.aa.18.090180.002541. .
• Diego, J. M. (2002). «The Sunyaev–Zel'dovich effect as a cosmological discriminator». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 331 (3): 556–568. arXiv:astro-ph/0103512. doi:10.1046/j.1365-8711.2002.05039.x. .

Ссылки

• Rephaeli, Y. (1995). «Comptonization Of The Cosmic Microwave Background: The Sunyaev–Zeldovich Effect». Annual Review of Astronomy and Astrophysics 33 (1): 541–580. doi:10.1146/annurev.aa.33.090195.002545. .
• Barbosa, D. (1996). «The Sunyaev–Zel'dovich effect and the value of Ω₀». Astronomy and Astrophysics 314: 13–17. arXiv:astro-ph/9511084. .
• Birkinshaw, M. (1984). «The Sunyaev–Zel'dovich effect towards three clusters of galaxies». Nature 309 (5963): 34–35. doi:10.1038/309034a0. .
• Birkinshaw, Mark (1999). «The Sunyaev Zel'dovich Effect». Physics Reports 310 (2–3): 97–195. arXiv:astro-ph/9808050. doi:10.1016/S0370-1573(98)00080-5. .
• Cen, Renyue (1994). «A hydrodynamic approach to cosmology: the mixed dark matter cosmological scenario». The Astrophysical Journal 431 (1994): 451. arXiv:astro-ph/9404011. doi:10.1086/174499. .