يمكن أن تؤدي التكتلات المجرية الضخمة - والتي يتم توجيهها تقريبًا في مستوى يكون وجهه إلى الأرض تقريبًا - إلى إنشاء عدسة جاذبية قوية. ومع ذلك ، توصلت العديد من الدراسات الاستقصائية لهذه التكتلات إلى استنتاج مفاده أن هذه التكتلات تميل نحو العدسة أكثر من اللازم - على الأقل أكثر مما هو متوقع بناءً على كتلتها المتوقعة.
يُعرف (لبعض الباحثين العاملين في المنطقة) بأنه "مشكلة التركيز المفرط" ، يبدو أنها حالة ظاهرة الوجاهة للكتلة المفقودة. ولكن بدلاً من مجرد لعب بطاقة المادة المظلمة ، يسعى الباحثون إلى ملاحظات أكثر تفصيلاً - إذا كان ذلك فقط للقضاء على الأسباب المحتملة الأخرى.
يعد تأثير Sunyaev-Zel'dovich (SZ) طريقة جديدة لمسح السماء بحثًا عن أجسام ضخمة مثل العناقيد المجرية - التي تشوه الخلفية الميكروية الكونية (CMB) عبر تناثر كومبتون المعكوس - حيث تتفاعل الفوتونات (في هذه الحالة ، فوتونات CMB) مع إلكترونات نشطة للغاية تنقل الطاقة إلى الفوتونات أثناء التصادم ، وتحول البروتونات إلى تردد موجي أقصر.
إن تأثير SZ مستقل إلى حد كبير عن التحول الأحمر - نظرًا لأنك تبدأ بالضوء الأكثر إزعاجًا باللون الأحمر باستمرار في الكون وتبحث عن حدث لمرة واحدة سيكون له نفس التأثير على ذلك الضوء سواء حدث بالقرب أو بعيدًا بعيدا. لذلك ، مع المعدات الحساسة لأطوال موجات CMB ، يمكنك مسح السماء بأكملها - الكشف عن كل من الأجسام القريبة ، والتي يمكن ملاحظتها مباشرة في بصري ، بالإضافة إلى الأجسام البعيدة جدًا التي قد تكون تحولت إلى اللون الأحمر في الطيف الراديوي.
يتسبب تأثير SZ في حدوث تشوهات CMB بترتيب ألف جزء من Kelvin ويتطلب التأثير هياكل ضخمة حقًا - إن مجرة واحدة لا تكفي لتوليد تأثير SZ من تلقاء نفسها. ولكن ، عندما يعمل - يوفر تأثير SZ طريقة لقياس كتلة الكتلة المجرية - ويقوم بذلك بطريقة مختلفة تمامًا عن العدسة الجاذبية.
يُعتقد أن الإلكترونات تتوسط تأثير SZ في الوسط بين المجموعات. هذا يعني أن تأثير SZ هو فقط نتيجة للمادة الباريونية ، لأنه نتيجة لتأثير كومبتون المعكوس. ومع ذلك ، فإن العدسة التثاقلية هي نتيجة لتزييف الزمكان - والذي يرجع جزئيًا إلى وجود المادة الباريونية ، ولكن أيضًا بسبب المادة المظلمة (أي غير الباريونية).
استخدم Gralla وزملاؤه صفيف Sunyaev-Zel’dovich ، وهو عبارة عن مجموعة من ثمانية تلسكوبات لاسلكية بطول 3.5 متر في كاليفورنيا ، لمسح 10 عناقيد مجرية شديدة العدسة. ووجدوا ميلًا ثابتًا لنصف قطر آينشتاين لكل عدسة جاذبية ليكون ضعف القيمة المتوقعة للكتلة ، المحددة من تأثير SZ ، لكل عنقود.
نصف قطر آينشتاين هو مقياس لحجم حلقة آينشتاين التي سيتم تشكيلها إذا تم توجيه مجموعة بالضبط في مستوى وجهه بالضبط إلى الأرض - وحيث تتضخم العدسة ومصدر الضوء البعيد ، كلها في خط مستقيم. عادةً ما تكون المجرات العدسة بقوة تقريبًا تقريبًا لهذه الهندسة ، ولكن يمكن الاستدلال على حلقة ونصف قطر أينشتاين (وبالتالي كتلتها) بسهولة كافية.
لاحظ Gralla وزملاؤه أن هذا العمل جارٍ ، وهو يؤكد فقط على مشكلة التركيز الزائد الموجودة في استطلاعات أخرى. يقترحون أحد الاحتمالات هو أن كمية الوسط بين المجموعات قد تكون أقل من المتوقع - مما يعني أن تأثير SZ يقلل من الكتلة الحقيقية للكتلة.
إذا كان تأثير المادة المظلمة ، بدلاً من ذلك ، سيكون هناك مادة مظلمة في هذه العناقيد أكثر مما يتوقعه "النموذج القياسي" الحالي لعلم الكونيات (Lambda-Cold Dark Matter). يبدو أن الباحثين عازمون على إجراء المزيد من الملاحظات قبل ذهابهم إلى هناك.
قراءة متعمقة: Gralla et al. ملاحظات Sunyaev Zel’dovich لتأثير مجموعات المجرات العدسة القوية: فحص مشكلة التركيز المفرط.
وللفائدة فقط ، رسالة آينشتاين حول العدسة والحلقات: آينشتاين ، (1936) حركة تشبه العدسة لنجم بسبب انحراف الضوء في مجال الجاذبية. العلم 84 (2188): 506–507.
