スニヤエフ・ゼルドビッチ効果



現代宇宙論

Ilc 9yr moll4096.png




宇宙 · ビッグバン
宇宙の年齢
宇宙の年表
宇宙の終焉



表・話・編・歴

スニヤエフ・ゼルドビッチ効果[1]（スニヤエフ・ゼルドビッチこうか、英: Sunyaev-Zel'dovich effect、SZ効果[1] あるいは SZE）またはスニャーエフ・ゼルドビッチ効果[2]は、宇宙マイクロ波背景放射 (Cosmic Microwave Background radiation ; CMB) の光子が銀河団を通過するときに、高エネルギーの電子(典型的には電子温度で数keV[2]) によって散乱され[注 1]、CMBのスペクトルがやや高エネルギー側にずれる現象[1][3]。観測されたCMBスペクトルのずれは、宇宙の密度摂動を検出するのに利用されている。この効果を用いることにより、いくつかの密度の高い銀河団が観測されている。




目次





  • 1 概要


  • 2 観測についての時系列


  • 3 脚注

    • 3.1 注釈


    • 3.2 出典



  • 4 参考文献


  • 5 関連項目


  • 6 外部リンク




概要


スニヤエフ・ゼルドビッチ効果は、さらに次のように分類できる。


  • 熱的効果 ： CMB光子が高温に起因する高エネルギーの電子と相互作用を行なう。

  • キネマティック効果 ： これは2次のオーダーの効果であり、CMB光子が、観測者に対して全体として運動している電子集団(非熱的な運動エネルギーにより高いエネルギーを持つ。例えば銀河団中の電子)と相互作用を行なう。観測者に対する電子集団の平均的な視線方向の速度がパラメーターとなる。大きさは、通常は熱的効果より1桁小さい[2]。(エレミア・オストライカー(Jeremiah P. Ostriker) とイーサン・ヴィスニアック (Ethan Vishniac) にちなんで、Ostriker-Vishniac 効果とも呼ばれる[4]。)


  • 偏光現象

ラシード・スニャーエフ(Rashid Sunyaev) と ヤーコフ・ゼルドビッチ(Yakov Zel'dovich) がこの効果の存在を予測し、1969年、1972年、1980年に調査を実施した。この効果は、主要な宇宙物理学的、宇宙論的関心事となっており、ハッブル定数を決定する上でも大きな助けとなることが期待されている。銀河団に起因するこの効果を、通常の密度摂動に起因するものから区別するために、電磁スペクトル依存性と、CMB変動の空間的依存性の双方が用いられる。CMBデータの、より高い角度分解能（高次の項を含む）での解析においては、この効果を考慮に入れる必要がある。この効果自体の研究としては、ボルツマン方程式を用い、CMB光子と電子の2回散乱(2回逆コンプトン散乱)を考慮した熱的効果が計算されている。


現在の研究は、この効果が銀河団間のプラズマによって、どのようにして生ずるかというモデリングと、ハッブル定数の評価へのこの効果の利用、背景放射のゆらぎの角度平均統計における異なる成分の分離、といったところに焦点を当てている。この理論における、熱的効果とキネティック効果のデータを得るため、流体力学的な構造形成シミュレーションが研究されている[5]。


この効果の振幅の小ささと、観測エラーとの混同、CMB温度ゆらぎなどの要因のため、観測は容易ではない。しかし、この効果は散乱効果であるので、その強度は赤方偏移に依存しない。これは非常に重要な点であり、この方法によって、高い赤方偏移を受けた銀河団を、低い赤方偏移の場合と同様に、容易に検知できるということを意味する。高い赤方偏移を受けた銀河団の検出を容易にしている、別の要因は角直径・赤方偏移関係である： 統計的に角直径を赤方偏移の関数と見なした場合、赤方偏移 z = 0.3 〜 2 では、角直径の変化は小さい。つまり、この範囲の赤方偏移を持つ銀河団は、視野内で同じようなサイズを持つということである。この効果によって発見された銀河団を、宇宙論パラメーターの決定に用いる方法は
Barbosa らによって示されている (1996)。これは、今後予定されているサーベイ (SPT, ACT, プランク)で得られるであろうダークエネルギーの力学を理解するうえで参考になるであろう。



観測についての時系列


  • 1983年:Cambridge Radio Astronomy Group と Owens Valley Radio Observatory の研究者が、銀河団の中から最初にSZ効果を検出。

  • 1993年:マラード電波天文台のライル望遠鏡が、銀河団のSZ効果の恒常観測を開始。

  • 2003年:WMAP衛星が全天のCMBマップを作成。SZ効果の限定的な検知能力をもつ。

  • 2005年:アークミニット・マイクロケルビン・イメージャー (Arcminute Microkelvin Imager ； AMI ； 電波干渉計； マラード電波天文台) とスニヤエフ・ゼルドビッチ・アレイ (Sunyaev-Zel'dovich Array ； SZA ； 電波干渉計) が、SZ効果を使って、高い赤方偏移を受けた銀河団の観測を開始。

  • 2007年:南極点望遠鏡 (South Pole Telescope ： SPT ； 電波望遠鏡) が2007年2月16日にファーストライト。同年3月から科学観測開始。

  • 2007年:アタカマ宇宙論望遠鏡 (Atacama Cosmology Telescope ： ACT ； 電波望遠鏡) が6月8日にファーストライト。銀河団のSZ効果のサーベイを開始。

  • 2008年:南極点望遠鏡がSZ効果による最初の銀河団を発見。

  • 2009年:欧州宇宙機関の人工衛星プランクが5月14日に打ち上げられ、7月に太陽 - 地球のL2ラグランジュ点に到達。8月13日からマイクロ波による全天サーベイを開始[6]。

  • 2010年:プランク、2月14日から2回目の全天サーベイを開始[6]。

  • 2012年:ACTがキネティックSZ効果の最初の検出(統計的手法)[7]。

  • 2012年:カルテクサブミリ波天文台 (Caltech Submillimeter Observatory： CSO) の巨大銀河団 MACS J0717.5+3745 の観測において、キネマティック SZ 効果の最初の検出[8][9]。

  • 2016年:アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計 (ALMA) のモリタアレイ (アタカマ・コンパクト・アレイ、ACA) が、48億光年先の銀河団 RX J1347.5-1145 の観測から、史上最高解像度でSZ効果を検出した[10][11]。


脚注


[ヘルプ]


注釈




  1. ^ 光子のエネルギーが電子に転移するコンプトン散乱とは逆に、電子のエネルギーがエネルギーの低い光子に転移するこの散乱を「逆コンプトン散乱 (inverse Compton scattering) 」と呼ぶ[1]。



出典



  1. ^ abcd柏川伸成 「14」『新・天文学事典』 谷口義明、講談社〈ブルーバックス〉、2013年3月20日、521頁。.mw-parser-output cite.citationfont-style:inherit.mw-parser-output .citation qquotes:"""""""'""'".mw-parser-output .citation .cs1-lock-free abackground:url("//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/65/Lock-green.svg/9px-Lock-green.svg.png")no-repeat;background-position:right .1em center.mw-parser-output .citation .cs1-lock-limited a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-registration abackground:url("//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d6/Lock-gray-alt-2.svg/9px-Lock-gray-alt-2.svg.png")no-repeat;background-position:right .1em center.mw-parser-output .citation .cs1-lock-subscription abackground:url("//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Lock-red-alt-2.svg/9px-Lock-red-alt-2.svg.png")no-repeat;background-position:right .1em center.mw-parser-output .cs1-subscription,.mw-parser-output .cs1-registrationcolor:#555.mw-parser-output .cs1-subscription span,.mw-parser-output .cs1-registration spanborder-bottom:1px dotted;cursor:help.mw-parser-output .cs1-ws-icon abackground:url("//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4c/Wikisource-logo.svg/12px-Wikisource-logo.svg.png")no-repeat;background-position:right .1em center.mw-parser-output code.cs1-codecolor:inherit;background:inherit;border:inherit;padding:inherit.mw-parser-output .cs1-hidden-errordisplay:none;font-size:100%.mw-parser-output .cs1-visible-errorfont-size:100%.mw-parser-output .cs1-maintdisplay:none;color:#33aa33;margin-left:0.3em.mw-parser-output .cs1-subscription,.mw-parser-output .cs1-registration,.mw-parser-output .cs1-formatfont-size:95%.mw-parser-output .cs1-kern-left,.mw-parser-output .cs1-kern-wl-leftpadding-left:0.2em.mw-parser-output .cs1-kern-right,.mw-parser-output .cs1-kern-wl-rightpadding-right:0.2em
    ISBN 978-4-06-257806-6。

  2. ^ abc伊藤, 直紀; 須藤, 靖; 北山, 哲 (2004). “銀河団をスニャーエフ・ゼルドビッチ効果で見る”. 日本物理学会誌 59 (6): 349-357. doi:10.11316/butsuri1946.59.349. https://doi.org/10.11316/butsuri1946.59.349. 


  3. ^ 服部誠 (2000). “銀河団の重力レンズ現象”. 日本物理学会誌 55 (7): 499-507. doi:10.11316/butsuri1946.55.499. ISSN 0029-0181. 


  4. ^ Ostriker, Jeremiah P.; Vishniac, Ethan T. (1986). “Effect of gravitational lenses on the microwave background, and 1146 + 111B,C”. Nature 322 (6082): 804. doi:10.1038/322804a0. ISSN 0028-0836. 


  5. ^ Cunnama, D. et al. (2009). “The velocity-shape alignment of clusters and the kinetic Sunyaev-Zeldovich effect”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 397 (1): L41-L45. arXiv:0904.4765. Bibcode 2009MNRAS.397L..41C. doi:10.1111/j.1745-3933.2009.00680.x. ISSN 17453925. 

  6. ^ ab“Planck > Mission History”. ESA. 2017年3月23日閲覧。


  7. ^ Hand, Nick et al. (2012). “Evidence of Galaxy Cluster Motions with the Kinematic Sunyaev-Zel’dovich Effect”. Physical Review Letters 109 (4). arXiv:1203.4219. Bibcode 2012arXiv1203.4219H. doi:10.1103/PhysRevLett.109.041101. ISSN 0031-9007. 


  8. ^ Mroczkowski, Tony et al. (2012). “A MULTI-WAVELENGTH STUDY OF THE SUNYAEV-ZEL'DOVICH EFFECT IN THE TRIPLE-MERGER CLUSTER MACS J0717.5+3745 WITH MUSTANG AND BOLOCAM”. The Astrophysical Journal 761 (1): 47. arXiv:1205.0052. Bibcode 2012ApJ...761...47M. doi:10.1088/0004-637X/761/1/47. ISSN 0004-637X. 


  9. ^ Sayers, J. et al. (2013). “A MEASUREMENT OF THE KINETIC SUNYAEV-ZEL'DOVICH SIGNAL TOWARD MACS J0717.5+3745”. The Astrophysical Journal 778 (1): 52. arXiv:1312.3680. Bibcode 2013ApJ...778...52S. doi:10.1088/0004-637X/778/1/52. ISSN 0004-637X. 


  10. ^ “スニヤエフ・ゼルドビッチ効果を史上最高解像度で観測”. AstroArts (2017年3月22日). 2017年3月24日閲覧。


  11. ^ Kitayama, Tetsu et al. (2016). “The Sunyaev-Zel'dovich effect at 5″: RX J1347.5-1145 imaged by ALMA”. Publications of the Astronomical Society of Japan 68 (5): 88. arXiv:1607.08833. Bibcode 2016PASJ...68...88K. doi:10.1093/pasj/psw082. ISSN 0004-6264. 



参考文献




  • Sunyaev, R. A.; Zel'dovich, Ya. B. (1970). “Small-Scale Fluctuations of Relic Radiation”. Astrophysics and Space Science 7: 3. Bibcode 1970Ap&SS...7....3S. doi:10.1007/BF00653471 (inactive 2008-06-20). 


  • Sunyaev, R. A.; Zel'dovich, Ya. B. (1980). “Microwave Background Radiation as a Probe of the Contemporary Structure and History of the Universe”. Annual Review of Astronomy and Astrophysics 18 (1): 537-560. Bibcode 1980ARA&A..18..537S. doi:10.1146/annurev.aa.18.090180.002541. ISSN 0066-4146. 


  • Birkinshaw, M. et al. (1984). “The Sunyaev-Zeldovich effect towards three clusters of galaxies”. Nature 309 (5963): 34-35. Bibcode 1984Natur.309...34B. doi:10.1038/309034a0. ISSN 0028-0836. 


  • Cen, Renyue; Ostriker, Jeremiah P. (1994). “A hydrodynamic approach to cosmology: The mixed dark matter cosmological scenario”. The Astrophysical Journal 431: 451. arXiv:astro-ph/9404011. Bibcode 1994ApJ...431..451C. doi:10.1086/174499. ISSN 0004-637X. 


  • Rephaeli, Yoel (1995). “Comptonization of the Cosmic Microwave Background: The Sunyaev-Zeldovich Effect”. Annual Review of Astronomy and Astrophysics 33 (1): 541-579. Bibcode 1995ARA&A..33..541R. doi:10.1146/annurev.aa.33.090195.002545. ISSN 0066-4146. 


  • Birkinshaw, M (1999). “The Sunyaev-Zel'dovich effect”. Physics Reports 310 (2-3): 97-195. arXiv:astro-ph/9808050v1. doi:10.1016/S0370-1573(98)00080-5. ISSN 03701573. 


  • Springel, Volker; White, Martin; Hernquist, Lars (2001). “Hydrodynamic Simulations of the Sunyaev‐Zeldovich Effect(s)”. The Astrophysical Journal 549 (2): 681-687. arXiv:astro-ph/0008133. doi:10.1086/319473. ISSN 0004-637X. 


  • Itoh, N.; Kawana, Y.; Nozawa, S.; Kohyama, Y. (2001). “Relativistic corrections to the multiple scattering effect on the Sunyaev-Zel'dovich effect in the isotropic approximation”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 327 (2): 567–576. arXiv:astro-ph/0105519. Bibcode 2001MNRAS.327..567I. doi:10.1046/j.1365-8711.2001.04740.x. ISSN 0035-8711. 


  • Diego, J. M.; Martínez-González, E.; Sanz, J. L.; Benitez, N.; Silk, J. (2002). “The Sunyaev-Zel'dovich effect as a cosmological discriminator”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 331 (3): 556-568. arXiv:astro-ph/0103512. Bibcode 2002MNRAS.331..556D. doi:10.1046/j.1365-8711.2002.05039.x. ISSN 00358711. 


  • Ma, Chung-Pei; Fry, J. N. (2002). “Nonlinear Kinetic Sunyaev-Zeldovich Effect”. Physical Review Letters 88 (21). arXiv:astro-ph/0106342v2. Bibcode 2002ASPC..257...61M. doi:10.1103/PhysRevLett.88.211301. ISSN 0031-9007. 


  • Hu, Jian; Lou, Yu-Qing (2004). “Magnetic Sunyaev-Zel'dovich Effect in Galaxy Clusters”. The Astrophysical Journal 606 (1): L1-L4. arXiv:astro-ph/0402669v1. Bibcode 2004ApJ...606L...1H. doi:10.1086/420896. ISSN 0004-637X. 


  • Myers, A. D. et al. (2004). “Evidence for an extended Sunyaev--Zel'dovich effect in WMAP data”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 347 (4): L67-L72. arXiv:astro-ph/0306180v2. Bibcode 2004MNRAS.347L..67M. doi:10.1111/j.1365-2966.2004.07449.x. ISSN 0035-8711. 



関連項目


  • 宇宙論

  • 宇宙の大規模構造

  • 宇宙背景放射

  • コンプトン効果


外部リンク



  • Corrupted echoes from the Big Bang? innovations-report.com.

  • Sunyaev-Zel'dovich effect on arxiv.org


-

Popular posts from this blog

Top Tejano songwriter Luis Silva dead of heart attack at 64

Image
Ramiro Burr's New Blog - to go back: www.ramiroburr.com From Latin rock to reggaeton, boleros to blues,Tex-Mex to Tejano, conjunto to corridos and beyond, Ramiro Burr has it covered. If you have a new CD release, a trivia question or are looking for tour info, post a message here or e-mail Ramiro directly at: musicreporter@gmail.com Top Tejano songwriter Luis Silva dead of heart attack at 64 By Ramiro Burr on October 23, 2008 8:40 AM | Permalink | Comments (12) | TrackBacks (0) UPDATE: Luis Silva Funeral Service details released Visitation 4-9 p.m. Saturday, Rosary service 6 p.m. Saturday at Porter Loring, 1101 McCullough Ave Funeral Service 10:30 a.m. Monday St. Anthony De Padua Catholic Church, Burial Service at Chapel Hills, 7735 Gibbs Sprawl Road. Porter Loring (210) 227-8221 Related New Flash: Irma Laura Lopez: long time record promoter killed in accident NewsFlash: 9:02 a.m. (New comments below) Luis Silva , one of the most well-known ...
Read more

政党

Image
政治主題的一部分 政党政治 政治光譜 左派 極左 中間偏左 中间派 中間偏左 激進中間 （ 英语 ： Radical centrism ） 中間偏右 右派 中間偏右 極右 政綱 極端 激进 （ 英语 ： Political radicalism ） 温和 （ 英语 ： Moderate ） 改良 混合 （ 英语 ： Syncretic politics ） 第三位置 保守 原教旨 反动 政党制度 无党制 （ 英语 ： Non-partisan democracy ） 一党制 一党优...
Read more

天津地下鉄3号線

Image
天津地下鉄3号線 3号線の電車 基本情報 通称 ？ 現況 営業中 国 中華人民共和国・ 中国 所在地 西青区・河西区・和平区・河北区・北辰区 路線網 天津地下鉄 起点 南駅 終点 小淀駅 駅数 26駅 路線番号 3 路線色 ■ 水色 開業 2012年10月1日 路線諸元 路線距離 34 km 営業キロ ？ 軌間 1,435 mm (標準軌) 線路数 複線 電化...
Read more