Массивные галактические скопления, ориентировочно ориентированные в плоскости, обращенной к Земле, могут генерировать сильное гравитационное линзирование. Тем не менее, некоторые исследования таких кластеров пришли к выводу, что эти кластеры имеют тенденцию к чрезмерному линзированию - по крайней мере, больше, чем прогнозируется на основе их ожидаемой массы.
Известный (некоторым исследователям, работающим в этой области) как «проблема чрезмерной концентрации», он, по-видимому, является prima facie случаем отсутствия массы. Но вместо того, чтобы разыгрывать карту темной материи, исследователи проводят более подробные наблюдения - хотя бы для устранения других возможных причин.
Эффект Суньяева-Зельдовича (З.З.) - это новый способ сканирования неба на наличие массивных объектов, таких как галактические скопления, которые искажают космический микроволновый фон (CMB) посредством обратного комптоновского рассеяния, где взаимодействуют фотоны (в данном случае фотоны CMB). с очень заряженными электронами, которые передают энергию фотонам во время столкновения, сдвигая протоны на более короткую длину волны.
Эффект SZ в значительной степени не зависит от красного смещения - поскольку вы начинаете с наиболее последовательно смещенного красным светом во вселенной и ищете одноразовое событие, которое будет иметь тот же эффект на этом свете, происходит ли оно близко или далеко прочь. Таким образом, с оборудованием, чувствительным к длинам волн CMB, вы можете сканировать все небо - обнаруживая как близкие объекты, которые могут быть непосредственно наблюдаемыми в оптических, так и очень отдаленные объекты, которые могли быть смещены в красный цвет в радиоспектре.
Эффект SZ вызывает искажения CMB порядка одной тысячной Кельвина, и для этого эффекта требуются действительно массивные структуры - одной галактики недостаточно, чтобы создать эффект SZ сам по себе. Но когда он работает - эффект SZ предлагает метод измерения массы галактического кластера - и делает это способом, совершенно отличным от гравитационного линзирования.
Считается, что эффект SZ опосредован электронами в межкластерной среде. Это означает, что эффект SZ является исключительно результатом барионной материи, поскольку он является следствием обратного эффекта Комптона. Однако гравитационное линзирование является результатом искривления пространства-времени, которое частично связано с присутствием барионной материи, но также и темной (то есть небарионной) материи.
Гралла и др. Использовали массив Суняева-Зельдовича, массив из восьми 3,5-метровых радиотелескопов в Калифорнии, для съемки 10 галактических скоплений с сильной линзой. Они обнаружили постоянную тенденцию к тому, что радиус Эйнштейна каждой гравитационной линзы будет примерно вдвое больше ожидаемого значения для массы, определенной по эффекту SZ, каждого кластера.
Радиус Эйнштейна - это мера размера кольца Эйнштейна, которое сформировалось бы, если бы кластер был точно ориентирован в плоскости, которая была точно обращена к Земле, и где вы, линза и удаленный источник света, были увеличены. все в прямой видимости. Галактики с сильной линзой, как правило, только в близком приближении к этой геометрии, но их кольцо Эйнштейна и радиус (и, следовательно, их масса) могут быть выведены достаточно легко.
Гралла и др. Отмечают, что эта работа еще не завершена, и сейчас она лишь подтверждает проблему чрезмерной концентрации, обнаруженную в других исследованиях. Они предполагают, что одна возможность состоит в том, что количество межкластерной среды может быть меньше ожидаемого - это означает, что эффект SZ недооценивает реальную массу кластера.
Если, с другой стороны, это эффект темной материи, в этих кластерах будет больше темной материи, чем предсказывает текущая «стандартная модель» для космологии (лямбда-холодная темная материя). Исследователи, похоже, намерены провести дальнейшие наблюдения, прежде чем отправиться туда.
Дальнейшее чтение: Gralla et al. Суньяев Зельдович Эффект Наблюдения кластеров галактики с сильным линзированием: исследование проблемы чрезмерной концентрации.
И просто для интереса, письмо Эйнштейна об линзах и кольцах: Эйнштейн А. (1936) Подобное линзе действие звезды при отклонении света в гравитационном поле. Science 84 (2188): 506–507.
