Эффект Сакса – Вольфа
| Часть серии о |
| Физическая космология |
|---|
 |
Эффект Сакса -Вульфа , названный в честь Райнера К. Сакса и Артура М. Вулфа , [1] Это свойство космического микроволнового фонового излучения (CMB), при котором фотоны реликтового излучения смещаются в красную сторону под действием гравитации , в результате чего спектр реликтового излучения выглядит неравномерным. Этот эффект является основным источником флуктуаций реликтового излучения для угловых масштабов более десяти градусов.
Неинтегрированный эффект Сакса – Вольфа
[ редактировать ]Неинтегрированный эффект Сакса-Вольфа вызван гравитационным красным смещением, возникающим на поверхности последнего рассеяния . Эффект не является постоянным по всему небу из-за различий в плотности материи/энергии во время последнего рассеяния.
Интегрированный эффект Сакса – Вольфа
[ редактировать ]Интегральный эффект Сакса-Вольфа (ISW) также вызван гравитационным красным смещением, но он происходит между поверхностью последнего рассеяния и Землей , поэтому он не является частью первичного реликтового излучения . Это происходит, когда во Вселенной в плотности энергии доминирует нечто иное, чем материя. Если во Вселенной доминирует материя, то крупномасштабные гравитационные колодцы и холмы потенциальной энергии не развиваются существенно. Однако если во Вселенной доминирует излучение или темная энергия , эти потенциалы действительно развиваются, слегка изменяя энергию фотонов проходящих через них .
Есть два вклада в эффект ISW. МУВ «раннего времени» возникает сразу после того, как (неинтегрированный) эффект Сакса-Вульфа создает первичное реликтовое излучение, когда фотоны проходят через флуктуации плотности, в то время как вокруг еще достаточно излучения , чтобы повлиять на расширение Вселенной. Хотя физически он аналогичен позднему МУВ, в целях наблюдения его обычно смешивают с первичным реликтовым излучением, поскольку вызывающие его флуктуации материи практически необнаружимы.
Поздний интегрированный эффект Сакса – Вольфа
[ редактировать ]Эффект МУВ «позднего времени» возникает совсем недавно в космической истории, когда темная энергия , или космологическая постоянная , начинает управлять расширением Вселенной. К сожалению, номенклатура немного сбивает с толку. Часто термин «ISW позднего времени» неявно относится к эффекту ISW позднего времени, связанному с линейными возмущениями плотности / первого порядка . Эта линейная часть эффекта полностью исчезает в плоской вселенной, содержащей только материю, но доминирует над частью эффекта более высокого порядка во вселенной с темной энергией. Полный нелинейный (линейный + более высокого порядка) эффект ISW позднего времени, особенно в случае отдельных войдов и скоплений, иногда называют эффектом Риса-Скиамы , поскольку Мартин Рис и Деннис Шиама объяснили следующую физическую картину. [2]
Ускоренное расширение из-за темной энергии приводит к тому, что даже сильные крупномасштабные потенциальные ямы ( сверхскопления ) и холмы ( пустоты ) распадаются за время, необходимое фотону , чтобы пройти через них. Фотон получает заряд энергии, попадая в потенциальную яму (сверхкластер), и сохраняет часть этой энергии после выхода, после того как яма растянулась и обмелела. Точно так же фотон должен потратить энергию, входя в суперпустоту, но не получит всю ее обратно при выходе из слегка уменьшенного потенциального холма.
Признаком МУВ позднего времени является ненулевая функция взаимной корреляции между плотностью галактик (числом галактик на квадратный градус) и температурой реликтового излучения. [3] потому что сверхскопления мягко нагревают фотоны, а супервуды мягко охлаждают их. Эта корреляция была обнаружена с умеренной и высокой значимостью. [4] [5] [6] [7] [8]
В мае 2008 года Гранетт, Нейринк и Сапуди показали, что МВВ позднего времени можно отнести к дискретным супервойдам и сверхскоплениям, идентифицированным в каталоге светящихся красных галактик SDSS . [9] Их обнаружение МУВ прослеживает локализованный эффект МУВ, создаваемый супервойдами и сверхскоплениями, на реликтовое излучение. Однако амплитуда этого локализованного обнаружения является спорной, поскольку она значительно превышает ожидания и зависит от нескольких допущений анализа.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сакс, РК; Вульф, AM (1967). «Возмущения космологической модели и угловые изменения микроволнового фона». Астрофизический журнал . 147 : 73. Бибкод : 1967ApJ...147...73S . дои : 10.1086/148982 .
- ^ Рис, MJ; Скиама, Д.В. (1968). «Крупномасштабные неоднородности плотности во Вселенной». Природа . 217 (5128): 511–516. Бибкод : 1968Natur.217..511R . дои : 10.1038/217511a0 . S2CID 4168044 .
- ^ Криттенден, Р.Г.; Турок, Н. (1996). «В поисках космологической константы с эффектом Риса-Скиамы». Письма о физических отзывах . 76 (4): 575–578. arXiv : astro-ph/9510072 . Бибкод : 1996PhRvL..76..575C . doi : 10.1103/PhysRevLett.76.575 . ПМИД 10061494 .
- ^ Фосальба, П.; и др. (2003). «Обнаружение комплексных эффектов Сакса – Вольфа и Сюняева – Зельдовича на основе корреляции космического микроволнового фона и галактики». Астрофизический журнал . 597 (2): Л89. arXiv : astro-ph/0307249 . Бибкод : 2003ApJ...597L..89F . дои : 10.1086/379848 .
- ^ Скрэнтон, Р.; и др. (сотрудничество SDSS) (2003). «Физические доказательства темной энергии». arXiv : astro-ph/0307335 .
- ^ Хо, С.; и др. (2008). «Корреляция реликтового излучения с крупномасштабной структурой. I. Интегрированная томография Сакса – Вольфа и космологические последствия». Физический обзор D . 78 (4): 043519. arXiv : 0801.0642 . Бибкод : 2008PhRvD..78d3519H . дои : 10.1103/PhysRevD.78.043519 . S2CID 38383124 .
- ^ Джаннантонио, Т.; и др. (2008). «Комбинированный анализ интегрированного эффекта Сакса – Вольфа и космологических последствий». Физический обзор D . 77 (12): 123520. arXiv : 0801.4380 . Бибкод : 2008PhRvD..77l3520G . дои : 10.1103/PhysRevD.77.123520 . S2CID 21763795 .
- ^ Ракканелли, А.; и др. (2008). «Переоценка доказательств интегрированного эффекта Сакса – Вольфа посредством корреляции WMAP – NVSS». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 386 (4): 2161–2166. arXiv : 0802.0084 . Бибкод : 2008MNRAS.386.2161R . дои : 10.1111/j.1365-2966.2008.13189.x . S2CID 15054396 .
- ^ Гранетт, БР; Нейринк, MC; Сапуди, И. (2008). «Отпечаток сверхструктур на микроволновом фоне из-за интегрированного эффекта Сакса – Вольфа». Астрофизический журнал . 683 (2): L99–L102. arXiv : 0805.3695 . Бибкод : 2008ApJ...683L..99G . дои : 10.1086/591670 . S2CID 15976818 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Сэм ЛаРок, Комплексный эффект Сакса-Вульфа . Чикагский университет, Иллинойс.
- Агиар, Пауло и Пауло Кроуфорд, эффект Сакса – Вольфа в некоторых анизотропных моделях . ( формат PDF )
- Уайт, Мартин; Ху, Уэйн (1997). «Эффект Сакса-Вульфа» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 321 :89.
- Эффект Сакса-Вулфа Уровень 5.
- «Темная энергия и отпечаток суперструктур на микроволновом фоне» , веб-страница Гранетта, Нейринка и Сапуди.
