Masívne galaktické zoskupenia, ktoré sú zhruba orientované v rovine zhruba oproti Zemi, môžu vytvárať silné gravitačné šošovky. Niekoľko prieskumov takýchto zoskupení však dospelo k záveru, že tieto zoskupenia majú príliš veľkú tendenciu k šošovkám - aspoň viac, ako sa predpokladá na základe ich očakávanej hmotnosti.
Známy (pre niektorých vedcov pracujúcich v tejto oblasti) ako „problém nadmernej koncentrácie“, zdá sa, že ide o prima facie prípad chýbajúcej hmoty. Vedci však sledujú podrobnejšie pozorovania namiesto toho, aby si len zahrávali kartu s temnou hmotou, aj keď len aby odstránili iné možné príčiny.
Efekt Sunyaev-Zel'dovich (SZ) je nový spôsob skenovania oblohy pre obrovské objekty, ako sú galaktické zhluky - ktoré deformujú Kozmické mikrovlnné pozadie (CMB) prostredníctvom inverzného Comptonovho rozptylu - kde fotóny (v tomto prípade CMB fotóny) interagujú s veľmi energizovanými elektrónmi, ktoré dodávajú fotónom energiu počas kolízie, čím posunú protóny na kratšiu vlnovú frekvenciu.
Efekt SZ je do značnej miery nezávislý od červeného posunu - pretože začnete s najviac konzistentne červeným svetlom vo vesmíre a hľadáte jednorazovú udalosť, ktorá bude mať na toto svetlo rovnaký účinok bez ohľadu na to, či k nemu dôjde blízko alebo ďaleko. preč. Takže so zariadením citlivým na vlnové dĺžky CMB môžete skenovať celú oblohu - detegovať tak blízke objekty, ktoré môžu byť priamo pozorovateľné v optických, ako aj veľmi vzdialené objekty, ktoré mohli byť do rádiového spektra presunuté červene.
Efekt SZ spôsobuje deformácie CMB rádovo tisíciny Kelvina a vyžaduje si skutočne masívne štruktúry - jediná galaxia nestačí na vytvorenie efektu SZ sama osebe. Keď to však funguje, efekt SZ ponúka metódu merania hmotnosti galaktického zhluku - a robí to spôsobom, ktorý je úplne odlišný od gravitačných šošoviek.
Predpokladá sa, že SZ efekt je sprostredkovaný elektrónmi v medziklastrovom médiu. To znamená, že efekt SZ je výlučne výsledkom baryonickej hmoty, pretože je dôsledkom inverzného Comptonovho efektu. Gravitačné šošovky sú však výsledkom deformácie časopriestoru - čo je čiastočne spôsobené prítomnosťou baryonickej hmoty, ale tiež tmavej (t.j. nebaryónovej) hmoty.
Gralla et al použil Sunyaev-Zel'dovich Array, rad ôsmich 3,5 metrových rádiových ďalekohľadov v Kalifornii, na prieskum 10 silne šošovkových galaktických zoskupení. Zistili, že konzistentná tendencia k Einsteinovmu polomeru každej gravitačnej šošovky je približne dvojnásobná oproti očakávanej hodnote pre hmotnosť každého zhluku určeného na základe účinku SZ.
Einsteinov polomer je miera veľkosti Einsteinovho prstenca, ktorý by sa vytvoril, ak by sa klaster presne orientoval v rovine, ktorá bola presne zoči-voči Zemi - a kde ste vy, objektív a vzdialený svetelný zdroj zväčšovaní, ste všetko v priamej viditeľnosti. Silne šošovkové galaxie sú zvyčajne len v tesnej blízkosti tejto geometrie, ale ich Einsteinov kruh a polomer (a teda aj ich hmotnosť) možno odvodiť dosť ľahko.
Gralla et al. Poznamenávajú, že sa to práve pripravuje, zatiaľ len potvrdzuje problém nadmernej koncentrácie zistený v iných prieskumoch. Navrhujú jednu možnosť, že množstvo medziklastrového média môže byť nižšie, ako sa očakávalo - to znamená, že efekt SZ podceňuje skutočnú hmotnosť klastra.
Ak je to alternatívne efekt tmavej hmoty, v týchto zhlukoch by bolo viac tmavej hmoty, ako predpovedá súčasný „štandardný model“ pre kozmológiu (Lambda-Cold Dark Matter). Zdá sa, že vedci majú v úmysle vykonať ďalšie pozorovania skôr, ako tam pôjdu.
Ďalšie čítanie: Gralla a kol. Sunyaev Zel'dovich pozoruje vplyv klastrov galaxií so silným objektívom: Skúma problém nadmernej koncentrácie.
A len pre zaujímavosť, Einsteinov list o šošovkách a prstenoch: Einstein, A (1936) Šošovka ako hviezda pri odchýlke svetla v gravitačnom poli. Science 84 (2188): 506 - 507.
