サックス・ウルフ効果

ライナー・K・サックスとアーサー・M・ウルフにちなんで名付けられたサックス・ウルフ効果[ ^1]は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の特性であり、CMBからの光子が重力によって赤方偏移し、CMBスペクトルが不均一に見える原因となる。この効果は、約10度を超える角度スケールでのCMBの変動の主な原因である。

非積分ザックス・ウルフ効果は、最後の散乱の表面で発生する重力赤方偏移によって引き起こされます。この効果は、最後の散乱時の物質/エネルギー密度の違いにより、空全体で一定ではありません。

統合ザックス・ウルフ（ISW）効果も重力赤方偏移によって引き起こされますが、最終散乱面と地球の間で発生するため、原始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よって支配されているときに発生します。宇宙が物質によって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と丘は大幅に進化しません。しかし、宇宙が放射線、またはダークエネルギーによって支配されている場合、そ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 つの寄与があります。「初期」ISW は、(非統合) サックス・ウルフ効果によって原始 CMB が生成された直後に発生します。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ある間に、光子が密度変動を通過するためです。これは後期 ISW と物理的に同じですが、観測目的では通常、原始 CMB とひとまとめにされます。これは、ISW の原因となる物質変動が実際には検出できないためです。

「後期」ISW効果は、宇宙の歴史の中でごく最近に現れ、ダークエネルギー、つまり宇宙定数が宇宙の膨張を支配し始めた。残念ながら、この命名法は少し紛らわしい。多くの場合、「後期ISW」は暗黙的に、密度摂動における線形/一次後期ISW効果を指す。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えるが、ダークエネルギーのある宇宙では、効果の高次部分を支配している。特に個々のボイドやクラスターの場合の完全な非線形（線形+高次）後期ISW効果は、マーティン・リースとデニス・シアマが次の物理的図を解明したことから、リース・シアマ効果と呼ばれることもある。^[2]

ダークエネルギーによる加速膨張により、強力で大規模なポテンシャル井戸 (スーパークラスター) や丘 (ボイド) でさえ、光子が通過する間に減衰します。光子はポテンシャル井戸 (スーパークラスター) に入るとエネルギーの刺激を受け、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します。同様に、光子はスーパーボイドに入るときにエネルギーを消費する必要がありますが、わずかに減少したポテンシャル丘から出ても、そのエネルギーのすべてを取り戻すことはできません。

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するのに対し、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、グラネット、ネイリンク、サプディは、後期ISWがSDSSの明るい赤色銀河カタログで特定された個別の超空洞と超銀河団に起因していることを示した。^[9] 彼らのISW検出は、超空洞と超銀河団によって生成された局所的なISW効果がCMBに及ぼす影響をトレースしている。しかし、この局所的な検出の振幅は予想よりも大幅に大きく、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。

• スニヤエフ・ゼルドビッチ効果
• 宇宙マイクロ波背景放射のスペクトル歪み

• サム・ラロック、「統合サックス・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サックス-ウルフ効果」。( PDF形式)
• ホワイト、マーティン、フー、ウェイン (1997) 「ザックス・ウルフ効果」(PDF)天文学と天体物理学321 : 89。
• サックス・ウルフ効果レベル5。
• 「ダークエネルギーとマイクロ波背景への超構造の痕跡」、Granett、Neyrinck、Szapudi によるウェブページ。