El efecto Sachs-Wolfe , llamado así por Rainer K. Sachs y Arthur M. Wolfe , [1] es una propiedad de la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB), en la que los fotones del CMB se desplazan gravitacionalmente al rojo , lo que hace que aparezca el espectro CMB desigual. Este efecto es la fuente predominante de fluctuaciones en el CMB para escalas angulares mayores de unos diez grados.
Efecto Sachs-Wolfe no integrado
El efecto Sachs-Wolfe no integrado es causado por el corrimiento al rojo gravitacional que ocurre en la superficie de la última dispersión . El efecto no es constante en el cielo debido a las diferencias en la densidad de materia / energía en el momento de la última dispersión.
Efecto Sachs-Wolfe integrado
El efecto integrado Sachs-Wolfe (ISW) también es causado por el corrimiento al rojo gravitacional, pero ocurre entre la superficie de la última dispersión y la Tierra , por lo que no es parte del CMB primordial . Ocurre cuando el Universo está dominado en su densidad de energía por algo diferente a la materia. Si el Universo está dominado por la materia, entonces los pozos y colinas de energía potencial gravitacional a gran escala no evolucionan significativamente. Sin embargo, si el Universo está dominado por la radiación o por la energía oscura , esos potenciales evolucionan, cambiando sutilmente la energía de los fotones que los atraviesan.
Hay dos contribuciones al efecto ISW. El ISW de "tiempo temprano" ocurre inmediatamente después de que el efecto Sachs-Wolfe (no integrado) produce el CMB primordial, ya que los fotones atraviesan fluctuaciones de densidad mientras todavía hay suficiente radiación alrededor para afectar la expansión del Universo. Aunque físicamente es el mismo que el ISW tardío, para fines de observación generalmente se agrupa con el CMB primordial, ya que las fluctuaciones de materia que lo causan son en la práctica indetectables.
Efecto Sachs-Wolfe integrado tardío
El efecto ISW "tardío" surge bastante recientemente en la historia cósmica, cuando la energía oscura , o la constante cosmológica , comienza a gobernar la expansión del Universo. Desafortunadamente, la nomenclatura es un poco confusa. A menudo, "ISW de tiempo tardío" se refiere implícitamente al efecto de ISW de tiempo tardío en las perturbaciones de densidad lineales / de primer orden . Esta parte lineal del efecto desaparece por completo en un universo plano con solo materia, pero domina sobre la parte de orden superior del efecto en un universo con energía oscura. El efecto ISW de tiempo tardío no lineal completo (lineal + orden superior), especialmente en el caso de vacíos y agrupaciones individuales, se conoce a veces como el efecto Rees-Sciama, ya que Martin Rees y Dennis Sciama aclararon la siguiente imagen física. [2]
La expansión acelerada debido a la energía oscura hace que incluso los pozos ( supercúmulos ) y las colinas ( vacíos ) de gran potencial se desintegran con el tiempo que tarda un fotón en viajar a través de ellos. Un fotón recibe un impulso de energía que ingresa a un pozo potencial (un supercúmulo) y conserva parte de esa energía después de salir, después de que el pozo se ha estirado y poco profundo. De manera similar, un fotón tiene que gastar energía al entrar en un supervacío, pero no recuperará toda su energía al salir de la colina de potencial ligeramente aplastada.
Una firma del ISW tardío es una función de correlación cruzada distinta de cero entre la densidad de galaxias (el número de galaxias por grado cuadrado) y la temperatura del CMB, [3] porque los supercúmulos calientan suavemente los fotones, mientras que los supervíos se enfrían suavemente ellos. Esta correlación se ha detectado con una significación de moderada a alta. [4] [5] [6] [7] [8]
En 2014, Rahman presentó un análisis detallado de cómo parámetros como el ruido de disparo, los rangos máximos multipolares o de corrimiento al rojo pueden influir en la importancia de las prospecciones de radio continuo. [9]
En mayo de 2008, Granett, Neyrinck & Szapudi demostraron que el ISW tardío se puede anclar a supervíos y supercúmulos discretos identificados en el catálogo de SDSS Luminous Red Galaxy. [10] Su detección de ISW rastrea el efecto de ISW localizado producido por superhuecos y supercúmulos que tienen en el CMB. Sin embargo, la amplitud de esta detección localizada es controvertida, ya que es significativamente mayor que las expectativas y depende de varios supuestos del análisis.
Referencias
- ^ Sachs, RK; Wolfe, AM (1967). "Perturbaciones de un modelo cosmológico y variaciones angulares del fondo de microondas". Revista astrofísica . 147 : 73. Bibcode : 1967ApJ ... 147 ... 73S . doi : 10.1086 / 148982 .
- ^ Rees, MJ; Sciama, DW (1968). "Inhomogeneidades de densidad a gran escala en el universo". Naturaleza . 217 (5128): 511–516. Código Bibliográfico : 1968Natur.217..511R . doi : 10.1038 / 217511a0 . S2CID 4168044 .
- ^ Crittenden, RG; Turok, N. (1996). "Buscando una constante cosmológica con el efecto Rees-Sciama". Cartas de revisión física . 76 (4): 575–578. arXiv : astro-ph / 9510072 . Código Bibliográfico : 1996PhRvL..76..575C . doi : 10.1103 / PhysRevLett.76.575 . PMID 10061494 .
- ^ Fosalba, P .; et al. (2003). "Detección de los efectos integrados Sachs-Wolfe y Sunyaev-Zeldovich de la correlación de fondo-galaxia de microondas cósmico". Revista astrofísica . 597 (2): L89. arXiv : astro-ph / 0307249 . Código bibliográfico : 2003ApJ ... 597L..89F . doi : 10.1086 / 379848 .
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- ^ Giannantonio, T .; et al. (2008). "Análisis combinado del efecto integrado Sachs-Wolfe e implicaciones cosmológicas". Physical Review D . 77 (12): 123520. arXiv : 0801.4380 . Código Bibliográfico : 2008PhRvD..77l3520G . doi : 10.1103 / PhysRevD.77.123520 . S2CID 21763795 .
- ^ Raccanelli, A .; et al. (2008). "Una reevaluación de la evidencia del efecto integrado Sachs-Wolfe a través de la correlación WMAP -NVSS". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 386 (4): 2161–2166. arXiv : 0802.0084 . Código Bibliográfico : 2008MNRAS.386.2161R . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2008.13189.x . S2CID 15054396 .
- ^ Rahman, SF (2014). "Estimaciones teóricas de detección integrada del efecto Sachs-Wolfe a través de la encuesta EMU-ASKAP con análisis de confusión, incertidumbre de posición, ruido de disparo y SNR". Revista canadiense de física . 93 (Just-In, 09 de septiembre): 384–394. arXiv : 1409.5389 . Código bibliográfico : 2015CaJPh..93..384R . doi : 10.1139 / cjp-2014-0339 .
- ^ Granett, BR; Neyrinck, MC; Szapudi, I. (2008). "Una huella de superestructuras en el fondo de microondas debido al efecto integrado Sachs-Wolfe". Revista astrofísica . 683 (2): L99 – L102. arXiv : 0805.3695 . Código Bibliográfico : 2008ApJ ... 683L..99G . doi : 10.1086 / 591670 . S2CID 15976818 .
enlaces externos
- Sam LaRoque, El efecto integrado Sachs-Wolfe . Universidad de Chicago, IL.
- Aguiar, Paulo y Paulo Crawford, efecto Sachs-Wolfe en algunos modelos anisotrópicos . ( Formato PDF )
- White, Martin; Hu, Wayne (1997). "El efecto Sachs-Wolfe" (PDF) . Astronomía y Astrofísica . 321 : 89.
- Efecto Sachs – Wolfe Nivel 5.
- "Energía oscura y la huella de superestructuras en el fondo de microondas" , una página web de Granett, Neyrinck & Szapudi.