Masivní galaktické shluky - které jsou zhruba orientovány v rovině, která je zhruba tváří k Zemi - mohou vytvářet silné gravitační čočky. Několik průzkumů takových uskupení však dospělo k závěru, že tyto shluky mají tendenci k objektivům příliš mnoho - alespoň více, než se předpovídá na základě jejich očekávané hmotnosti.
Známý (pro některé vědce pracující v této oblasti) jako problém „nadměrné koncentrace“, zdá se, že se jedná o prima facie případ chybějící hmoty. Ale spíše než jen hraní karty temné hmoty, vědci sledují podrobnější pozorování - i když pouze k odstranění dalších možných příčin.
Efekt Sunyaev-Zel'dovich (SZ) je nový způsob skenování oblohy pro masivní objekty, jako jsou galaktické klastry - které narušují kosmické mikrovlnné pozadí (CMB) prostřednictvím inverzního Comptonova rozptylu - kde fotony (v tomto případě fotony CMB) interagují s velmi energizovanými elektrony, které dodávají energii fotonům během srážky a posouvají protony na kratší vlnovou frekvenci.
Efekt SZ je do značné míry nezávislý na červeném posunu - protože začnete s nejvíce důsledně červeným posunutým světlem ve vesmíru a hledáte jednorázovou událost, která bude mít na toto světlo stejný účinek, ať už se to děje blízko nebo daleko pryč. Takže s vybavením citlivým na CMB vlnové délky můžete skenovat celou oblohu - detekovat oba blízké objekty, které by mohly být přímo pozorovatelné v optických, a také velmi vzdálené objekty, které mohly být červeně posunuty do rádiového spektra.
Efekt SZ způsobuje zkreslení CMB řádově tisícin Kelvina a tento efekt vyžaduje opravdu masivní struktury - jediná galaxie nestačí k vytvoření efektu SZ sama o sobě. Když to však funguje - efekt SZ nabízí metodu měření hmotnosti galaktického shluku - a dělá to způsobem, který je zcela odlišný od gravitačních čoček.
Předpokládá se, že SZ efekt je zprostředkován elektrony v mezikrokovém médiu. To znamená, že efekt SZ je pouze výsledkem baryonické hmoty, protože je důsledkem inverzního Comptonova efektu. Gravitační čočka je však výsledkem deformace časoprostoru - což je částečně způsobeno přítomností baryonické hmoty, ale také tmavé (tj. Nebaryonické) hmoty.
Gralla et al použil Sunyaev-Zel'dovich Array, soubor osmi 3,5 metrových radioteleskopů v Kalifornii, k průzkumu 10 silně čočkových galaktických shluků. Zjistili, že konzistentní tendence k Einsteinovu poloměru každé gravitační čočky je přibližně dvojnásobkem hodnoty očekávané pro hmotu každého klastru, určenou z efektu SZ.
Einsteinův poloměr je měřítkem velikosti Einsteinova kruhu, který by se vytvořil, kdyby byl shluk přesně orientován v rovině, která byla přesně tváří k Zemi - a kde jste vy, objektiv a vzdálený světelný zdroj zvětšený, jste vše v přímém pohledu. Silně čočkové galaxie jsou obecně pouze v těsném přiblížení k této geometrii, ale jejich Einsteinův prsten a poloměr (a tedy i jejich hmotnost) lze snadno odvodit.
Gralla et al. Poznamenávají, že se jedná o probíhající práci, prozatím jen potvrzující problém nadměrné koncentrace zjištěný v jiných průzkumech. Navrhují jednu možnost, že množství meziklastrového média může být menší, než se očekávalo - což znamená, že efekt SZ podceňuje skutečnou hmotnost klastru.
Pokud je to alternativně efekt temné hmoty, bude v těchto skupinách více temné hmoty, než předpovídá současný „standardní model“ pro kosmologii (Lambda-Cold Dark Matter). Zdá se, že vědci hodlají podniknout další pozorování, než tam půjdou.
Další čtení: Gralla a kol. Sunyaev Zel'dovich Účinky pozorování klastrů galaxie se silným objektivem: Probing Over-Concentration Problem.
A jen pro zajímavost, Einsteinův dopis o čočkách a prstenech: Einstein, A (1936) Lens-like Action of Star of Deviation of Light v gravitačním poli. Science 84 (2188): 506–507.
