اثر سونیا زلدویچ

مقاله اصلی به زبان انگلیسی 7 صفحه است و pdf می باشد و مقاله ترجمه شده 16 صفحه به صورت وورد و قابل ویرایش می باشد

اثر سونیا زلدویچ (sz) اثر طیفی بر روی تابش پس زمینه کیهانی (CMB) می باشد که علتش برهم کنش با الکترون های گاز داغ درون خوشه های کهکشانی می باشد. در بخشی از طیف ریلی جینز آنچه به خودی خود مشهود و آشکار است کاهش تقریبی 0.5 میکرو کلوین دما  CMB یا تابش پس زمینه کیهانی در جهت خوشه ها می باشد.اولین پیشنهاد (که در این مورد) در سال 1970 پیشنهاد شد, حدود 20 سال به تقویت کردن مشاهدات قبل از اطمینان آوردن به تشخیص (صحت) آن نیاز داشت. ده ها عدد از خوشه ها هم اکنون در اثر سونیا زلدویچ (SZ) تشخیص داده شده و اخیرا پیش بینی هایی مفید بودن آن (اثر سونیا زلدویچ) برای کیهان شناسی هم اکنون در حال به بار نشستن است.

مکانیزم اصلی اثر سونیا زلدویچ(sz) (شکل 1 را ببینید ) به حساب آوردن پراکندگی فوتون های تابش پس زمینه کیهانی ) CMB) به وسیله ی الکترون های توزیع شده در گاز درون خوشه ای که درون خوشه های کهکشانی وجود دارد می باشد و در حقیقت حدود ربع یا یک چهارم جرم کلشان را نشان می دهد .یک خوشه غنی ممکن است جرم کلی بیشتر از  داشته باشد  و گاز در معادله هیدرواستاتیک در پتانسیل تمام خوشه حرارتی با دما بالغ بر  دارد. الکترون های داغ در درون پلاسما دارای دو اثراند که عبارتند از: اول آنها تابش ترمزی گرمایی ایجاد می کنند, که درخشندگی پرتو X خوشه را محیا می سازد. دوم این که آن ها یعنی آن الکترون ها با فوتون های گذرنده از خوشه برهم کنش کرده , آن هم از طریق پراکندگی تامسون. این مورد امتیازی برای افزایش انرژی فوتون های درگیر شده در پراکندگی می باشد, و تغییری موثر بر منحنی تابش ‍‍‍ پس زمینه کیهانی (تابش جسم سیام) برای فرکانس های بالا اعمال می کند و بنابراین فرورفتگی ای در ناحیه طیفی ریلی جینز به وجود می آید, و رشدی در منطقه وین به وجود می آید. .(شکل دقیق تغییرات دما همانند یک تابع از فرکانس در شکل 2 نشان داده شده.) میزان بزرگی اثر متناسب با انتگرال خطی فشار الکترونی در میان خوشه می باشد و از این جهت به صورت سرراست یا مستقیما متناسب با چگالی عددی الکترون ,  و دما می باشد . در این مورد در مقایسه کردن با تابش ترمزی برای پرتو x نشری معتبر می باشد,  که متناسب با یا در ارتباط با  است . این تفاوت اثر سونیا زلدویچ را  نسبت به محتوای گاز توزیع شده به صورت گسترده را نسبت به چگالی مناطق مرکزی مورد توجه در گسیل پرتو x را ملموس تر می کند.  ویژگی مضاعف بسیار مفید اثر سونیا زلدویچ این است که برای  پارامتر های گازی فیزیکی یکسان وابسته به ردشیفت است کارامد است . این مورد برای تشخیص ردشیفت بالا کار را  آسان می کند, که تشخیص اپتیکی یا تابش x را یک خوشه را  می توان بسیار دشوار کند, این مورد هم می تواند برای ردشیفت یا انتقال به سرخ پایین هم دشوار شود , بنابراین چنین چیزی برای تفحص  در مورد کیهان مفید می باشد.علاوه بر این ترکیب داده های اثر سونیا زلدویچ و پرتو x در مورد یک خوشه این امکان را فراهم می آورد تا تشخیصی از ثابت هابل وابسته به فاصله معمول (به دست آمده ) از تکنیک های نردبانی حاصل شود. نتایج برای   از این روش که درواقع جالب است و انتظار رفته در آینده افزایش اهمیت یابد, همینطور دو مورد خطاهای سیستماتیک و رندوم در شروع (این تکنیک ) کاهش می یابند.

نمونه انگلیسی:

Sunyaev–Zeldovich Effect

The Sunyaev–Zeldovich (SZ) effect is a spectral effect

on the COSMIC MICROWAVE BACKGROUND (CMB) caused by

interaction with the electrons in the hot gas inside a CLUSTER

1. Inthe Rayleigh–Jeans portion of the spectrumit

manifests itself as a small (∼0.5 μK) dip in the temperature

of the CMB in the direction of the cluster. First proposed

in 1970, about 20 yr of observational effort were required

before it was reliably detected. Many tens of clusters have

now detected in the SZ effect, and early predictions of its

usefulness for cosmology are now starting to bear fruit.

The basic mechanism of the SZ effect (see figure 1)

involves scattering of CMB photons by electrons in the

distributed intracluster gas that exists in clusters of

galaxies and in fact makes up about a quarter of their total

1. A rich cluster may have a total mass >3 × 1014M_

and gas in hydrostatic equilibrium in the potential well

of the cluster heats to temperatures of order 107–108 K.

The hot electrons in this plasma have two effects: firstly

they produce thermal bremsstrahlung radiation, which

provides the cluster x-ray luminosity. Secondly, they

interact with CMB photons passing through the cluster,

via Thomson scattering. This preferentially increases the

energy of the photons involved in the scattering, giving

an effective shift of the CMB BLACK-BODY RADIATION curve

to higher frequencies and hence a dip in the Rayleigh–

Jeans region of the spectrum, and an increment in the

Wien region. (The precise form of the temperature

shift as a function of frequency is shown in figure 2.)

The magnitude of the effect is proportional to the line

integral of electron pressure through the cluster, and

hence directly proportional to electron number density,

ne, and temperature. This is in contrast to the thermal

bremsstrahlung responsible for the x-ray emission, which

is proportional to n2e

. This difference makes the SZ effect

more sensitive to the broadly distributed component of

gas, rather than the dense central regions favored in x-ray

1. A further, very useful, aspect of the SZ effect is

that for the same physical gas parameters it is independent

of REDSHIFT. This makes it as easy to detect at high redshift,

where optical or x-ray detection of a cluster may be

very difficult, as at low redshift, thus making it a useful

cosmological probe. In addition, the combination of x-ray

and SZ data on a cluster makes possible a determination

of the HUBBLE CONSTANT independent of the usual distance

ladder techniques. The results for H0 from this method

are already of interest and are expected to be of increasing

importance in the future, as both the systematic and the

random errors in the technique start to decrease

منابع:

Bibliography

The first predictions of the SZ effect were made in two

papers:

Sunyaev R and Zeldovich Y 1970 Comments Astrophys.

Space Phys. 2 66

Sunyaev R and Zeldovich Y 1972 Comments Astrophys.

Space Phys. 4 173

The first image of the SZ effect is presented in

Jones M, Saunders R, Alexander P, Birkinshaw M, Dillon

N, Grainge K, Lasenby A, LefebvreD, Pooley G, Scott

P, Titterington D and Wilson D 1993 Nature 365 320

An extensive review of the SZ effect, covering both theory

and observation, is given in Birkinshaw M 1999 Phys. Rev. 310 97

while an up-to-date review of imaging of the SZ effect and

its future uses is contained in

CarlstromJE, JoyMK,Grego L, HolderGP, HolzapfelWL,

Mohr J J, Patel S and Reese ED1999 astro-ph/9905255

Relativistic corrections to the SZ effect are discussed in

Challinor A D and Lasenby A N 1998 6th Course on Topics

in Astrofundamental Physics (Erice 1997) ed N Sanchez

and A Zichichi (Dordrecht: Kluwer) pp 409–42