צבירים גלקטיים מאסיביים - שכיוונם גס במטוס הפונה לכדור הארץ באופן גס - יכולים ליצור עדשות כבידה חזקות. עם זאת, מספר סקרים על אשכולות כאלה הגיעו למסקנה כי לאשכולות אלה יש נטייה לעדשות רבות מדי - לפחות יותר ממה שחזוי בהתבסס על המסה הצפויה שלהם.
ידוע (לחלק מהחוקרים העובדים באזור) כ"בעיית ריכוזיות יתר ", נראה שזה מקרה לכאורה של מיסה חסרה. אך במקום סתם לשחק בקלף החומר האפל, החוקרים רודפים אחר תצפיות מפורטות יותר - ולו רק כדי לחסל סיבות אפשריות אחרות.
אפקט Sunyaev-Zel'dovich (SZ) הוא דרך חדשה לסרוק את השמים אחר חפצים מאסיביים כמו אשכולות גלקטיים - שמעוותים את הרקע המיקרוגל הקוסמי (CMB) באמצעות פיזור קומפטון הפוך - שם פוטונים (במקרה זה, פוטונים CMB) מקיימים אינטראקציה עם אלקטרונים מלאי עוצמה המעבירים אנרגיה לפוטונים במהלך התנגשות, ומעבירים את הפרוטונים לתדר אורך גל קצר יותר.
אפקט ה- SZ אינו תלוי ברובו בהיסטה אדומה - מכיוון שאתה מתחיל עם האור המסובב ביותר בעקביות ביקום ומחפש אירוע חד-פעמי אשר ישפיע באותה הדרך על האור הזה בין אם זה יקרה קרוב או רחוק משם. לכן, עם ציוד רגיש לאורכי הגל של CMB, תוכלו לסרוק את כל השמים - לאתר שני עצמים קרובים, שעשויים להיות ישירים לצפייה באופטיקה, כמו גם עצמים מרוחקים מאוד שאולי הועברו אדום לספקטרום הרדיו.
אפקט ה- SZ גורם לעיוותי CMB בסדר גודל של אלף קלווין וההשפעה אכן מצריכה מבנים מאסיביים באמת - גלקסיה אחת איננה מספיקה בכדי לייצר את אפקט ה- SZ בכוחות עצמה. אבל, כאשר זה עובד - אפקט ה- SZ מציע שיטה למדידת המסה של אשכול גלקטי - ועושה זאת בצורה שונה לגמרי מהעדשת הכבידה.
נראה כי אפקט ה- SZ מתווך על ידי אלקטרונים במדיום הבין-אשכול. המשמעות היא שאפקט ה- SZ הוא אך ורק תוצאה של חומר בריוני, מכיוון שהוא תוצאה של אפקט קומפטון ההפוך. עם זאת, עדשת כבידה היא תוצאה של עוויתת זמן-חלל - הנובעת בחלקה מנוכחות של חומר בריוני, אך גם מחומר כהה (כלומר לא-בריוני).
גרלה ואח 'השתמשו במערך סוניאוו-ז'לדוביץ', מערך של שמונה טלסקופי רדיו בגובה 3.5 מטר בקליפורניה, כדי לבדוק 10 אשכולות גלקטיות בעלות עדשות חזקות. הם מצאו נטייה עקבית לכך שרדיוס איינשטיין של כל עדשת כבידה יהיה בערך פי שניים מהערך הצפוי למסה, שנקבע מאפקט SZ, של כל אשכול.
רדיוס איינשטיין הוא מדד לגודל טבעת איינשטיין שתיווצר אם מקבץ היה מכוון בדיוק במישור שהיה בדיוק פונה לכדור הארץ - ואיפה אתה, העדשה ומקור האור המרוחק המוגדל, נמצאים הכל בקו ראייה ישר. גלקסיות עדשות חזק מאוד בדרך כלל רק בקירוב לגיאומטריה זו, אך ניתן להסיק את טבעת איינשטיין ורדיוס שלה (ומכאן המסה שלהם) די בקלות.
Gralla et al מציינים כי מדובר בעבודה שמתבצעת, לעת עתה רק מאשרים את בעיית ריכוזיות יתר שנמצאה בסקרים אחרים. הם מציעים אפשרות אחת היא שכמות המדיום הבין אשכול עשויה להיות פחות מהצפוי - כלומר, אפקט ה- SZ מעריך את המסה האמיתית של האשכול.
אם לחילופין, מדובר באפקט של חומר אפל, היה קיים חומר אפל יותר באשכולות אלה ממה שחזה ה"מודל הסטנדרטי "הנוכחי לקוסמולוגיה (Lambda-Cold Dark Matter). נראה כי החוקרים מתכוונים לבצע תצפיות נוספות לפני שהם הולכים לשם.
לקריאה נוספת: Gralla et al. Sunyaev Zel'dovich אפקטים תצפיות על אשכולות גלקסיה עדשות חזקות: בדיקת בעיית ריכוזיות יתר.
ובדיוק לצורך עניין, מכתבו של איינשטיין על עדשות וטבעות: איינשטיין, א (1936) פעולה דמוית עדשה של כוכב על ידי סטיית האור בשדה הכבידה. מדע 84 (2188): 506–507.
