Эффект Сюняева — Зельдовича

Эффект Сюняева — Зельдовича — 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:

Δ I ν = 2 ( k T c m b ) 3 ( h c ) 2 y g ( x ) , {displaystyle Delta I_{ u }=2{frac {(kT_{cmb})^{3}}{(hc)^{2}}}yg(x),}

где T c m b {displaystyle T_{cmb}} — температура реликтового излучения, x = h ν k T c m b {displaystyle x={ frac {h u }{kT_{cmb}}}} , g ( x ) {displaystyle g(x)} — спектральная форма такого эффекта, y {displaystyle y} — параметр комптонизации:

g ( x ) = x 4 e x x ⋅ c o t h ( x / 2 ) − 4 e x − 1 , {displaystyle g(x)=x^{4}e^{x}{frac {xcdot mathrm {coth} (x/2)-4}{e^{x}-1}},} y = ∫ k T e m c 2 n e σ t d l , {displaystyle y=int {frac {kT_{e}}{mc^{2}}}n_{e}sigma _{t},dl,}

где n e {displaystyle n_{e}} и T e {displaystyle T_{e}} — концентрация и температура электронов, σ t {displaystyle sigma _{t}} — томпсоновское сечение.