Siuniajevo ir Zeldovičiaus efektas

Pirmieji Siuniajevo ir Zeldovičiaus efekto matavimai ALMA radioteleskopais.

Siuniajevo ir Zeldovičiaus efektas (sutrumpintai SZ efektas) – reliktinio spinduliavimo intensyvumo kitimas dėl atvirkštinio Komptono efekto, spinduliuotei sąveikaujant su karštais tarpžvaigždinės ir tarpgalaktinės medžiagos elektronais. Šį efektą 1969 metais numatė rusų mokslininkai Rašidas Siuniajevas ir Jakovas Zeldovičius.

Karštose dujose galaktikų spiečiuose esantys elektronai sąveikaudami su mažesnės energijos fotonais išsklaido juos, padidindami jų energiją. Todėl sumažėja mažesnės energijos fotonų skaičius (maždaug 0,02 %), spiečiaus sritis atrodo tamsesnė. Tačiau didesniuose dažniuose (>218 GHz), spiečius stebimas šviesesnis, palyginus su šalia spiečiaus esančiomis sritimis

Šis efektas leidžia išmatuoti kampinį tolimų galaktikų spiečiaus diametrą. Pasinaudoję kampinio spiečiaus dydžio priklausomybe nuo raudonojo poslinkio $z$, galime gauti atstumą iki tiriamojo spiečiaus. Ši priklausomybė ypatinga tuo, kad pradedant nuo raudonojo poslinkio $z=1,5$ tolimesni spiečiai atrodo didesni, nei esantys arčiau.

Formulės

Spinduliavimo radijo diapazone intensyvumo sumažėjimas:

$\mathrm{\Delta }{I}_{\nu }=2\frac{(k{T}_{cmb}{)}^3}{(hc{)}^2}yg(x),$

čia $T_{cmb}$ – reliktinio spinduliavimo temperatūra, $x=\frac{h\nu }{k{T}_{cmb}}$, $g(x)$ – efekto spektrinė priklausomybė, $y$ – komptonizacijos parametras:

$g(x)=x^4{e}^x\frac{x\cdot \mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{h}(x/2)-4}{e^x-1},$

$y=\int \frac{k{T}_e}{m{c}^2}{n}_e{\sigma }_{t}dl,$

kur $n_e$ ir $T_e$ — laisvųjų elektronų koncentracija ir temperatūra, ${\sigma }_t=\frac{8\pi }{3}{\left(\frac{\alpha \hslash c}{m{c}^2}\right)}^2=6.6524587158\dots \times 10^{-29}{\text{ m}}^2$  – Tompsono sklaidos skerspjūvis.