非統合型サックス・ウォルフ効果
非積分型ザックス・ウォルフ効果は、最後の散乱面における重力赤方偏移によって引き起こされる。この効果は、最後の散乱時の物質密度やエネルギー密度の違いにより、全天で一定ではない。
統合されたサックス・ウォルフ効果
積分ザックス・ウォルフ（ISW）効果も重力赤方偏移によって引き起こされますが、これは最終散乱面と地球の間で発生するため、原始宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の一部ではありません。これは、宇宙のエネルギー密度が物質以外の何かに支配されている場合に発生します。宇宙が物質に支配されている場合、大規模な重力ポテンシャルエネルギーの井戸や丘は大きく進化しません。しかし、宇宙が放射線やダークエネルギーに支配されている場合、これらのポテンシャルは進化し、そこを通過する光子のエネルギーを微妙に変化させます。
ISW効果には2つの寄与がある。「初期」ISWは、（非積分）サックス・ウォルフ効果によって原始CMBが生成された直後に発生する。これは、宇宙の膨張に影響を与えるのに十分な放射線がまだ周囲に存在する間に、光子が密度ゆらぎを通過する際に起こる。物理的には後期ISWと同じであるが、観測上は、それを引き起こす物質ゆらぎが実際には検出できないため、通常は原始CMBにまとめて扱われる。
後期統合型サックス・ウォルフ効果
「後期」ISW効果は、宇宙の歴史においてごく最近、ダークエネルギー、すなわち宇宙定数が宇宙の膨張を支配し始めたときに生じます。残念ながら、その命名法はやや紛らわしいです。多くの場合、「後期ISW」は、暗黙のうちに密度摂動の線形/一次の後期ISW効果を指します。この効果の線形部分は、物質のみの平坦な宇宙では完全に消滅しますが、ダークエネルギーのある宇宙では、効果の高次部分よりも優勢になります。完全な非線形（線形＋高次）後期ISW効果、特に個々のボイドやクラスターの場合、マーティン・リースとデニス・シアマが次の物理的像を明らかにしたことから、リース・シアマ効果として知られることがあります。[ 2 ]
ダークエネルギーによる加速膨張は、強力な大規模ポテンシャル井戸（超銀河団）やポテンシャル丘（ボイド）でさえ、光子がそれらを通過する時間とともに減衰させる。光子はポテンシャル井戸（超銀河団）に入る際にエネルギーのキックを受け、井戸が引き伸ばされて浅くなった後も、そのエネルギーの一部を保持する。同様に、光子は超ボイドに入る際にエネルギーを消費するが、わずかに縮小したポテンシャル丘から出る際にそのエネルギーをすべて取り戻すことはできない。
後期ISWの特徴は、銀河密度（1平方度あたりの銀河の数）とCMBの温度との間の非ゼロの相互相関関数である[ 3 ]。これは、超銀河団が光子を穏やかに加熱し、超空洞が光子を穏やかに冷却するためである。この相関は中程度から高い有意性で検出されている[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。
2008 年 5 月、Granett、Neyrinck、Szapudi は、後期 ISW がSDSS のLuminous Red Galaxy カタログで特定された個別のスーパーボイドとスーパークラスターにピン留めできることを示した。[ 9 ] 彼らの ISW 検出は、スーパーボイドとスーパークラスターが CMB に及ぼす局所的な ISW 効果を追跡している。しかし、この局所的な検出の振幅は予想よりもかなり大きく、分析のいくつかの仮定に依存するため、議論の余地がある。
参考文献
- ↑ Sachs, RK; Wolfe, AM (1967). "宇宙論モデルの摂動とマイクロ波背景放射の角度変動". Astrophysical Journal . 147 : 73. Bibcode : 1967ApJ...147...73S . doi : 10.1086/148982 .
- ↑ Rees, MJ; Sciama, DW (1968). "宇宙における大規模な密度不均一性". Nature . 217 (5128): 511–516 . Bibcode : 1968Natur.217..511R . doi : 10.1038/217511a0 . S2CID 4168044 .
- ↑ Crittenden, RG; Turok, N. (1996). "リース-シアマ効果による宇宙定数の探索". Physical Review Letters . 76 (4): 575–578 . arXiv : astro-ph/9510072 . Bibcode : 1996PhRvL..76..575C . doi : 10.1103/PhysRevLett.76.575 . PMID 10061494 .
- ↑ Fosalba, P.; et al. (2003). "宇宙マイクロ波背景放射と銀河の相関からの統合サックス・ウォルフ効果とスニャエフ・ゼルドビッチ効果の検出". Astrophysical Journal . 597 (2): L89. arXiv : astro-ph/0307249 . Bibcode : 2003ApJ...597L..89F . doi : 10.1086/379848 .
- ↑ Scranton, R.; et al. (SDSS collaboration) (2003). "Physical Evidence for Dark Energy". arXiv : astro-ph/0307335 .
- ↑ Ho, S.; et al. (2008). "CMBと大規模構造の相関。I. 統合Sachs–Wolfeトモグラフィーと宇宙論的意味". Physical Review D . 78 (4) 043519. arXiv : 0801.0642 . Bibcode : 2008PhRvD..78d3519H . doi : 10.1103/PhysRevD.78.043519 . S2CID 38383124 .
- ↑ Giannantonio, T.; et al. (2008). "統合されたSachs–Wolfe効果と宇宙論的意味の複合解析". Physical Review D . 77 (12) 123520. arXiv : 0801.4380 . Bibcode : 2008PhRvD..77l3520G . doi : 10.1103/PhysRevD.77.123520 . S2CID 21763795 .
- ↑ Raccanelli, A.; et al. (2008). " WMAP –NVSS相関による統合サックス・ウォルフ効果の証拠の再評価" .Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 386 (4): 2161–2166 . arXiv : 0802.0084 . Bibcode : 2008MNRAS.386.2161R . doi : 10.1111 /j.1365-2966.2008.13189.x . S2CID 15054396 .
- ↑ Granett, BR; Neyrinck, MC; Szapudi, I. (2008). "An Imprint of Superstructures on the Microwave Background due to the Integrated Sachs–Wolfe Effect". Astrophysical Journal . 683 (2): L99– L102. arXiv : 0805.3695 . Bibcode : 2008ApJ...683L..99G . doi : 10.1086/591670 . S2CID 15976818 .
外部リンク
- サム・ラロック著『統合されたサックス・ウルフ効果』シカゴ大学、イリノイ州。
- Aguiar, Paulo、およびPaulo Crawford、「いくつかの異方性モデルにおけるSachs–Wolfe効果」（PDF形式）
- ホワイト、マーティン、フー、ウェイン（1997）。「ザックス・ウォルフ効果」（PDF）。天文学と天体物理学。321 ： 89。
- ザックス・ウォルフ効果レベル5。
- 「ダークエネルギーとマイクロ波背景放射における超構造の痕跡」は、Granett、Neyrinck、Szapudiによるウェブページです。
