赤方偏移空間の歪み

赤方偏移空間歪みとは、観測宇宙論における現象の一つで、銀河の位置を距離の関数としてではなく赤方偏移の関数としてプロットすると、銀河の空間分布が圧縮され歪んで見える現象である。この現象は、宇宙膨張による赤方偏移に加えて、銀河の固有速度によってドップラーシフトが生じることに起因する。

赤方偏移空間歪み（RSD）は、2つの特定の方法で現れます。神の指効果とは、銀河の分布が赤方偏移空間で細長く伸び、その伸びの軸が観測者の方を向いている現象です。^{[ 1 ]}これは、銀河団などの構造に束縛された銀河のランダムな固有速度に関連するドップラーシフトによって引き起こされます。この効果をもたらす大きな速度は、ビリアル定理によって銀河団の重力と関連付けられており、銀河団内の銀河の観測された赤方偏移を変化させます。距離と赤方偏移の間のハッブルの法則からのずれが変化し、これが不正確な距離測定につながります。

密接に関連する効果としてカイザー効果があり、これは銀河団が形成される際に銀河が銀河団の中心に向かって内側に落下する際の銀河のコヒーレントな運動によって歪みが生じるものです。^{[ 2 ]}状況の具体的な力学にもよりますが、カイザー効果は通常、構造の伸長ではなく、見かけ上の扁平化（「神のパンケーキ」）につながります。これは神の指よりもはるかに小さな効果であり、より大きなスケールで発生するという点で区別できます。

前述の効果は特殊相対性理論の結果であり、実際のデータで観測されています。一般相対性理論から生じる追加の効果があります。その1つは重力赤方偏移歪みで、これは光子が遠方の銀河の重力ポテンシャル井戸から上昇し、その後天の川銀河のポテンシャル井戸に落ち込むときに獲得される正味の重力赤方偏移、または青方偏移から生じます。^{[ 3 ]}この効果により、地球よりも重力ポテンシャルが高い銀河はわずかに近くに見え、ポテンシャルが低い銀河は遠くに見えるようになります。

一般相対性理論が銀河群統計に及ぼすその他の影響は、背景銀河からの光がより近い銀河や銀河群の近くを通過するか、あるいは通過するときに観測される。これらの 2 つの効果は、積分ザックス・ウォルフ効果(ISW) と重力レンズである。^{[ 4 ]} ISW は、大規模な重力ポテンシャルが時間とともに減衰する (ダークエネルギーによる) ため、重力ポテンシャルの低い領域を通過する光子が、出射時に失うエネルギーよりも多くのエネルギーを入射時に得るため、背景銀河がより近くにあるように見えることから生じる。重力レンズは、これまでのすべての効果とは異なり、背景銀河の見かけ上の位置と数を歪める。

銀河赤方偏移サーベイで測定されたRSDは、それ自体が宇宙論的プローブとして使用でき、宇宙で構造がどのように形成されたか^{[ 5 ] 、および重力が大規模でどのように振る舞うか[ 6 ]}に関する情報を提供する。

• 宇宙マイクロ波背景放射のスペクトル歪み

具体的な引用例：

一般的な参考文献：

• NED/IPAC - 大規模構造物（アリソン・L・コイル）
• NYU CCPP リファレンス Wiki ページ