수냐에프-젤도비치 효과 문서 원본 보기

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{{물리우주론}}
'''수냐에프-젤도비치 효과'''({{llang|en|Sunyaev–Zeldovich effect}})는 [[라시드 수냐에프]]와 [[야코프 젤도비치]]의 이름을 따서 명명되었으며, 종종 '''SZ 효과'''로 약칭된다. 이는 은하단의 고에너지 [[전자]]에 의한 [[콤프턴 산란|역 컴프턴 산란]]을 통하여 [[우주 마이크로파 배경]] (CMB)에 발생하는 스펙트럼 왜곡 현상을 말하는데, 저에너지 CMB [[광자]]가 고에너지 클러스터 전자와 충돌하여 평균적으로 에너지 상승 효과를 받는다. [[우주 마이크로파 배경]] 스펙트럼에서 관측된 왜곡은 우주의 밀도 교란을 탐지하는 데 사용된다. 이 효과를 사용하여 밀집된 [[관측 가능한 우주|은하단]]이 관찰되었다.

== 개요 ==
수냐에프-젤도비치 효과는 우주 마아크로파 배경(CMB)의 등방성을 설명하기 위해 [[라시드 수냐에프]]와 [[야코프 젤도비치]]에 의하여 예측되었다. 이 효과는 CMB가 고에너지 전자와 상호 작용하기 때문에 발생한다. 이러한 고에너지 전자는 CMB의 복사 스펙트럼에서 왜곡을 일으키는 CMB 광자의 역 컴프턴 산란을 유발한다. 이 효과는 은하단을 관찰할 때 가장 분명하다. 높은 각도 해상도에서 CMB 데이터 분석(큰 [[다중극 전개|<math>\ell</math>-값]] )을 할 때에는 이 효과를 고려하여야 한다.

수냐에프-젤도비치 효과는 여러 가지 유형으로 나눌 수 있다.
* CMB 광자가 온도로 인해 높은 에너지를 갖는 전자와 상호 작용하는 [[열에너지|열 효과]]
* [[운동학|운동학적]] 효과, CMB 광자가 벌크 운동으로 인해 높은 에너지를 갖는 전자와 상호 작용하는 2차 효과( Jeremiah P. Ostriker 및 Ethan Vishniac의 이름을 따 Ostriker-Vishniac 효과라고도 함.<ref>{{저널 인용|제목=Generation of Microwave Background Fluctuations from Nonlinear Perturbations at the Era of Galaxy Formation|저널=Astrophysical Journal Letters|성=Ostriker|이름=Jeremiah P.|성2=Vishniac|이름2=Ethan T.|날짜=1986|권=306|쪽=L51|bibcode=1986ApJ...306L..51O|doi=10.1086/184704}}</ref> )
* [[편광]]

수냐에프-젤도비치 효과는 [[천체물리학|천체 물리학]] 및 [[물리 우주론|우주론]]에서 주요 관심사이다. 이 효과는 [[허블-르메트르 법칙|허블 상수]]의 값을 결정하고, 새로운 은하단의 위치를 결정하고, 은하단의 구조와 질량을 연구하는 데 도움이 될 수 있기 때문이다. 수냐에프-젤도비치 효과는 산란 효과이기 때문에 그 크기는 적색편이와 무관한데, 이는 높은 적색편이에 있는 클러스터가 낮은 적색편이에 있는 클러스터만큼 쉽게 감지될 수 있음을 의미한다.

== 열 효과 ==
많은 수의 고에너지 전자로 인한 CMB의 왜곡은 열 수냐에프-젤도비치 효과로 알려져 있다. 열 수냐에프-젤도비치 효과는 [[은하단]]에서 가장 일반적으로 연구된다. 수냐에프-젤도비치 효과와 X선 방출 데이터를 비교하여 클러스터의 열 구조를 연구할 수 있으며 온도 프로파일을 알면 수냐에프-젤도비치 데이터를 사용하면 시선 방향을 따라 클러스터의 중입자 질량을 결정할 수 있다.<ref name=":03">{{저널 인용|제목=The Sunyaev–Zel'dovich effect|저널=Physics Reports|성=Birkinshaw|이름=M|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0370157398000805|날짜=March 1999|권=310|호=2–3|쪽=97–195|arxiv=astro-ph/9808050|bibcode=1999PhR...310...97B|doi=10.1016/S0370-1573(98)00080-5}}</ref> 수냐에프-젤도비치와 X선 데이터를 비교하면 클러스터의 각 지름 거리를 사용하여 허블 상수를 결정할 수도 있다.<ref>{{저널 인용|제목=A measurement of the Hubble constant from the X-ray properties and the Sunyaev-Zel'dovich effect of Abell 2218|저널=The Astrophysical Journal|성=Birkinshaw|이름=M.|성2=Hughes|이름2=J. P.|url=http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1086/173540|날짜=January 1994|권=420|쪽=33|언어=en|bibcode=1994ApJ...420...33B|doi=10.1086/173540|issn=0004-637X}}</ref> 이러한 열 왜곡은 [[초은하단]]과 국부 그룹의 가스에서도 측정할 수 있지만 덜 중요하고 감지하기가 더 어렵다. 초은하단에서는 효과가 강하지 않지만(< 8μK), 충분히 정밀한 장비로 이 왜곡을 측정하면 대규모 구조 형성을 엿볼 수 있다. 로컬 그룹의 가스는 특정 각도 눈금에 대해 CMB를 측정할 때 고려해야 하는 열 수냐에프-젤도비치 효과로 인해 CMB에 이방성을 유발할 수도 있다.<ref name=":03" />

== 운동학적 효과 ==
운동학적 수냐에프-젤도비치 효과는 은하단이 [[허블-르메트르 법칙|허블 흐름]]에 대해 상대적으로 움직일 때 발생한다. 운동학적 수냐에프-젤도비치 효과는 고유 속도를 계산하는 방법을 제공한다.

<math>\Delta T_{kin} = - T_{CMB}\frac {V_p} {c} \tau</math>

여기서 <math>V_p</math>는 고유 속도이고, <math>\tau</math> 광학적 깊이이다.<ref>{{저널 인용|제목=Sunyaev Zel'dovich effect studies with MASTER|저널=Memorie della Societa Astronomica Italiana Supplementi|성=Tartari|이름=A.|성2=Boella|이름2=G.|날짜=2003-07-09|권=2|쪽=44|arxiv=astro-ph/0307166|bibcode=2003MSAIS...2...44T|성3=Candotti|이름3=M.|성4=Gervasi|이름4=M.|성5=Natale|이름5=V.|성6=Passerini|이름6=A.|성7=Sironi|이름7=G.|성8=Zannoni|이름8=M.}}</ref> 이 방정식을 사용하려면 열적 효과와 운동학적 효과를 분리해야 한다. 효과는 대부분의 은하단에서 상대적으로 약하다. [[중력렌즈|중력 렌즈를]] 사용하여 특정 속도는 특정 은하단에 대한 다른 속도 구성 요소를 결정하는 데 사용할 수 있다.<ref name=":03"/> 이러한 운동학적 효과는 허블 상수와 클러스터의 거동을 결정하는 데 사용할 수 있다.

== 연구 ==
현재의 연구는 [[은하단]]에서 은하단 내 플라즈마에 의해 어떻게 효과가 생성되는지를 모델링하고, 그 효과를 사용하여 [[허블-르메트르 법칙|허블 상수]]를 추정하고 배경 변동의 각 평균 통계에서 다른 구성요소를 분리하는 데 중점을 두고 있다. 이론에서 열 및 운동 효과에 대한 데이터를 얻기 위해 유체역학적 구조 형성 시뮬레이션이 연구되고 있다.<ref>{{저널 인용|제목=The velocity-shape alignment of clusters and the kinetic Sunyaev–Zeldovich effect|저널=MNRAS Letters|성=Cunnama D.|이름=Faltenbacher F.|성2=Passmoor S.|이름2=Cress C.|날짜=2009|권=397|호=1|쪽=L41–L45|arxiv=0904.4765|bibcode=2009MNRAS.397L..41C|doi=10.1111/j.1745-3933.2009.00680.x|성3=Cress|이름3=C.|성4=Passmoor|이름4=S.}}</ref> 효과의 작은 진폭과 실험 오차 및 CMB 온도 변동의 기타 원인과의 혼동으로 인해 관찰이 어렵다. 은하단으로 인한 SZ 효과와 일반 밀도 섭동을 구별하기 위해 [[전자기 스펙트럼|스펙트럼]] [[우주 마이크로파 배경|의존성과 우주 마이크로파 배경]] 변동의 공간 의존성을 모두 사용한다.

높은 적색편이 군집 탐지를 용이하게 하는 요인은 [[각지름 거리|각지름 거리 대 적색편이의 관계]]이다. 이는 0.3과 2의 적색편이 사이에서 거의 변하지 않으며, 이는 이러한 적색편이 사이의 군집이 하늘에서 비슷한 크기를 가짐을 의미한다. 우주론적 매개변수의 결정을 위해 수냐에프-젤도비치 효과에 의해 탐지된 클러스터 조사의 사용은 Barbosa et al. (1996) 등에 의하여 시연된 바 있다. 이것은 조사에서 암흑 에너지의 역학을 이해하는 데 도움이 될 수 있다( 남극 망원경, 아타카마 우주 망원경, [[플랑크 (인공위성)|플랑크 위성]] ).

== 관측 ==
[[파일:ALMA’s_Hole_in_the_Universe.jpg|대체글=This picture taken by the Atacama Large Millimeter Array is known to be one of the most galaxy clusters, known as RX J1347-1145|섬네일| 알려져 있는 가장 거대한 은하단 중 하나인 RX J1347.5-1145에서 [[아타카마 대형 밀리미터 집합체]]를 이용한 최초의 열 수냐에프-젤도비치 효과의 측정.<ref>{{웹 인용|url=https://www.eso.org/public/images/potw1708a/|제목=ALMA's Hole in the Universe|웹사이트=eso.org|확인날짜=20 February 2017}}</ref>]]
1984년 캠브리지 전파 천문학 그룹과 오웬스 밸리 전파 천문대의 연구원들은 [[은하단]]에서 수냐에프-젤도비치 효과를 처음으로 감지했다.<ref>{{저널 인용|제목=The Sunyaev-Zeldovich effect towards three clusters of galaxies|저널=Nature|성=Birkinshaw|이름=M.|성2=Gull|이름2=S.F.|url=https://www.nature.com/articles/309034a0|날짜=1984|권=309|호=5963|쪽=34–35|bibcode=1984Natur.309...34B|doi=10.1038/309034a0|성3=Hardebeck|이름3=H.}}</ref> 그 10년 후에, 라일 망원경 은 처음으로 수냐예프-젤도비치 효과로 [[은하단]]을 촬영하는 데 사용되었다.<ref>{{ArXiv 인용|last=Saunders|first=Richard|date=1996-11-26|title=Sunyaev-Zel'dovich observations with the Ryle Telescope|eprint=astro-ph/9611213}}</ref>

1987년 [[우주배경 탐사선|COBE]](Cosmic Background Explorer) 위성은 CMB를 관찰하고 CMB의 등방성에 대한 보다 정확한 데이터를 제공하여 수냐에프-젤도비치 효과에 대한 보다 정확한 분석을 가능하게 했다.<ref name=":03"/>
효과를 연구하기 위해 특별히 제작된 기기에는 아타카마 패스파인더 실험<ref>{{저널 인용|제목=Invited Article: Millimeter-wave bolometer array receiver for the Atacama pathfinder experiment Sunyaev-Zel'dovich (APEX-SZ) instrument|저널=Review of Scientific Instruments|성=Schwan|이름=D.|성2=Ade|이름2=P. a. R.|url=https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.3637460|날짜=2011-09-01|권=82|호=9|쪽=091301|arxiv=1008.0342|bibcode=2011RScI...82i1301S|doi=10.1063/1.3637460|issn=0034-6748|pmid=21974566|성3=Basu|이름3=K.|성4=Bender|이름4=A. N.|성5=Bertoldi|이름5=F.|성6=Cho|이름6=H.-M.|성7=Chon|이름7=G.|성8=Clarke|이름8=John|성9=Dobbs|이름9=M.}}</ref>의 수냐에프-젤도비치 카메라와 2005년에 처음으로 빛을 본 수냐에프-젤도비치 어레이가 있다. 2012년에 아타카마 우주망원경 (ACT)은 운동학적 SZ 효과에 대한 최초의 통계적 탐지를 수행했다.<ref>{{저널 인용|제목=Detection of Galaxy Cluster Motions with the Kinematic Sunyaev–Zeldovich Effect|저널=Physical Review Letters|성=Hand|이름=Nick|성2=Addison|이름2=Graeme E.|날짜=2012|권=109|호=4|쪽=041101|arxiv=1203.4219|bibcode=2012PhRvL.109d1101H|doi=10.1103/PhysRevLett.109.041101|pmid=23006072|성3=Aubourg|이름3=Eric|성4=Battaglia|이름4=Nick|성5=Battistelli|이름5=Elia S.|성6=Bizyaev|이름6=Dmitry|성7=Bond|이름7=J. Richard|성8=Brewington|이름8=Howard|성9=Brinkmann|이름9=Jon}}</ref> 2021년 [[MACS J0717.5+3745]]에서 처음으로 개별 천체에서 운동학적 SZ 효과가 감지되었다.<ref>{{저널 인용|제목=A Multi-Wavelength Study of the Sunyaev-Zel'dovich Effect in the Triple-Merger Cluster Macs J0717.5+3745 with Mustang and Bolocam|저널=The Astrophysical Journal|성=Mroczkowski|이름=Tony|성2=Dicker|이름2=Simon|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/761/1/47|날짜=2012-12-10|권=761|호=1|쪽=47|arxiv=1205.0052|bibcode=2012ApJ...761...47M|doi=10.1088/0004-637X/761/1/47|issn=0004-637X|성3=Sayers|이름3=Jack|성4=Reese|이름4=Erik D.|성5=Mason|이름5=Brian|성6=Czakon|이름6=Nicole|성7=Romero|이름7=Charles|성8=Young|이름8=Alexander|성9=Devlin|이름9=Mark}}</ref>

2015년 현재 SPT(South Pole Telescope)는 수냐에프-젤도비치 효과를 사용하여 415개의 은하단을 발견했다.<ref>{{저널 인용|제목=Galaxy Clusters Discovered Via the Sunyaev-Zel'dovich Effect in the 2500-Square-Degree SPT-Sz Survey|저널=The Astrophysical Journal Supplement Series|성=Bleem|이름=L. E.|성2=Stalder|이름2=B.|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0067-0049/216/2/27|날짜=2015-01-29|권=216|호=2|쪽=27|언어=en|arxiv=1409.0850|bibcode=2015ApJS..216...27B|doi=10.1088/0067-0049/216/2/27|issn=1538-4365|성3=de Haan|이름3=T.|성4=Aird|이름4=K. A.|성5=Allen|이름5=S. W.|성6=Applegate|이름6=D. E.|성7=Ashby|이름7=M. L. N.|성8=Bautz|이름8=M.|성9=Bayliss|이름9=M.}}</ref> 수냐에프-젤도비치 효과는 수백 개의 은하단을 발견하는 데 중요한 도구였으며 앞으로도 그럴 것이다.

OLIMPO 풍선 망원경과 같은 최근 실험은 수냐에프-젤도비치 효과를 정확히 지적하고 하늘의 특정 지역에 대한 보다 정확한 지도를 제공하기 위해 특정 주파수 대역과 하늘의 특정 지역에서 데이터를 수집하려고 한다.<ref>{{저널 인용|제목=The OLIMPO experiment|저널=New Astronomy Reviews|성=Nati|이름=F.|성2=Ade|이름2=P.|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1387647306003253|날짜=2007-03-01|권=51|호=3–4|쪽=385–389|언어=en|bibcode=2007NewAR..51..385N|doi=10.1016/j.newar.2006.11.066|issn=1387-6473|저자표시=1|성3=Boscaleri|이름3=A.|성4=Brienza|이름4=D.|성5=Calvo|이름5=M.|성6=Colafrancesco|이름6=S.|성7=Conversi|이름7=L.|성8=De Bernardis|이름8=P.|성9=De Petris|이름9=M.}}</ref>

== 각주 ==
{{각주}}

== 참고 문헌 ==
* {{저널 인용| first = Y. | last = Rephaeli | bibcode = 1995ARA&A..33..541R | title = Comptonization of the Cosmic Microwave Background: The Sunyaev–Zeldovich Effect | journal=Annual Review of Astronomy and Astrophysics | volume = 33 | date= 1995 | issue = 1 | pages = 541–580 | doi = 10.1146/annurev.aa.33.090195.002545}}
*{{저널 인용| author=Barbosa, D. |author2=Bartlett, J. G. | bibcode = 1996A&A...314...13B | title = The Sunyaev–Zel'dovich effect and the value of &Omega;<sub>0</sub> | journal=Astronomy and Astrophysics | volume = 314 | pages = 13–17| year= 1996 |arxiv = astro-ph/9511084 |last3=Blanchard  |first3=A.  |last4=Oukbir  |first4=J.  }}
* {{저널 인용| author=Birkinshaw, M. |author2=Gull, S. F.  | bibcode = 1984Natur.309...34B | title = The Sunyaev–Zel'dovich effect towards three clusters of galaxies | journal=Nature | volume = 309 | issue = 5963 | pages = 34–35| date = 1984 | doi = 10.1038/309034a0|last3=Hardebeck  |first3=H. }}
* {{저널 인용| last = Birkinshaw | first = Mark | url = http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/Birkinshaw/Birk_contents.html | title = The Sunyaev Zel'dovich Effect | year = 1999 | journal=Physics Reports | volume = 310 | issue = 2–3 | pages = 97–195 | doi = 10.1016/S0370-1573(98)00080-5|arxiv = astro-ph/9808050 |bibcode = 1999PhR...310...97B | hdl = 1983/5d24f14a-26e0-44d3-8496-5843b108fec5 }}
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* {{저널 인용| last1 = Springel | first1 = Volker | first2 = Martin | last2 = White | first3 = Lars | last3 = Hernquist | arxiv = astro-ph/0008133 | title = Hydrodynamic Simulations of the Sunyaev–Zel'dovich effect(s) | url = https://archive.org/details/sim_astrophysical-journal_2001-03-10_549_2/page/n22 | journal=The Astrophysical Journal|bibcode = 2001ApJ...549..681S |doi = 10.1086/319473 | date = 2001 | volume = 549 | issue = 2 | pages = 681–687 }}
* {{저널 인용| last = Sunyaev | first = R. A. |author2=Ya. B. Zel'dovich | bibcode = 1970Ap&SS...7....3S | title = Small-Scale Fluctuations of Relic Radiation | journal=Astrophysics and Space Science | volume = 7 | issue = 1 | pages = 3–19 | date = 1970 | doi = 10.1007/BF00653471 | doi-broken-date = 31 May 2021 | url =  https://link.springer.com/article/10.1007/BF00653471 | url-access = subscription}}
* {{저널 인용| last = Sunyaev | first = R. A. |author2=Ia. B. Zel'dovich | bibcode = 1980ARA&A..18..537S | title = Microwave background radiation as a probe of the contemporary structure and history of the universe | journal=Annual Review of Astronomy and Astrophysics | volume = 18 |date = 1980 | issue = 1 | pages = 537–560 | doi = 10.1146/annurev.aa.18.090180.002541}}
* {{저널 인용| last1 = Diego | first1 = J. M. | first2 = E. | last2 = Martinez | first3 = J. L. | last3 = Sanz | first4 = N. | last4 = Benitez | first5 = J. | last5 = Silk | arxiv = astro-ph/0103512| title = The Sunyaev–Zel'dovich effect as a cosmological discriminator | journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society| volume = 331 |date = 2002 | issue = 3 | pages = 556–568| doi = 10.1046/j.1365-8711.2002.05039.x|bibcode = 2002MNRAS.331..556D }}
* Royal Astronomical Society, ''Corrupted echoes from the Big Bang?'' RAS Press Notice PN 04/01 <!--Was at : http://www.ras.org.uk/html/press/pn0401ras.html -->

== 외부 링크 ==
* [http://www.innovations-report.com/html/reports/physics_astronomy/report-25349.html 빅뱅의 훼손된 메아리?] 혁신 보고서.com.
* [http://xstructure.inr.ac.ru/x-bin/theme3.py?level=1&index1=10339 arxiv.org에 있는 수냐에프-젤도비치 효과]

[[분류:물리우주론]]
[[분류:전파천문학]]