Efecte Siunyáiev-Zeldóvich

Efecte Siunyáiev-Zeldóvich

El efecte Siunyáiev-Zeldóvich (efecte SZ) és el resultat de l'interacció de la radiació de fondo, en electrons lliures a una temperatura major a la del seu entorn. Esta interacció es dona en les grans estructures de l'univers com els supercúmulos o cúmuls galàctics, tenint com a resultat net un corriment al blau en l'espectre de la radiació de fondo de microones (Cosmic Microwave Background, CMB).

Els llavors físics soviètics Rashid Siunyáiev (1943) i Yákov Zeldóvich (1914-1987) varen predir este efecte i varen dirigir investigacions tendents a confirmar-ho en 1969, 1972 i 1980.

Idea física

La densitat electrònica ___MATH_0___ en un cúmul galàctic a una temperatura entre ___MATH_1___K i ___MATH_2___K produïxen una dispersió en la radiació de fondo. L'efecte net d'esta dispersió és, per un costat, la disminució d'intensitat en el CMB abans dels 220 GHz i un aument en l'intensitat registrada despuix dels 220 GHz. Este efecte fa vore en alguns casos regions de el CMB més fredes (150 GHz), regions homogénees (220 GHz) i regions més calentes (275 GHz).

Si per eixemple es fa un cens a 275 GHz de la radiació de fondo, s'observaren regions molt més calentes que el promig, descobrint aixina les estructures dels cúmuls galàctics, estes variacions no tenen res a vore en les fluctuacions de densitat de el CMB.

Calculant la distància a un cúmul

Degut a que este fenomen és independent del corriment al roig, es pot calcular la distància a la que es troba el cúmul a partir de l'efecte S-Z i l'emissió en rajos X produït pel bremsstrahlung.

Si se supon que el cúmul és esfèric i està a una distància D, en un diàmetro angular ___MATH_3___ i en un diàmetro L, llavors:

___MATH_4___

l'àngul ___MATH_5___ es pot obtindre de les imàgens que sofrixen l'efecte S-Z. Per a obtindre el diàmetro L, s'usa lo següent: se sap que l'emissió bremsstrahlung en rajos X és:

___MATH_6___

i per l'efecte S-Z que:

___MATH_7___

a on:

• ___MATH_8___ és la diferència de temperatura produïda per l'efecte S-Z,
• ___MATH_9___ és la temperatura de el CMB,
• ___MATH_10___ el diàmetro del cúmul i
• ___MATH_11___ la densitat electrònica, llavors:

___MATH_12___

___MATH_13___

aixina, la distància és:

___MATH_14___

Este método és independent del corriment al roig, donant un paràmetro més, per a trobar la constant de Hubble.