Галактикалардың қызыл жылжу кеңістігіндегі бұрмаланулар
Redshift-space distortions
Галактикалардың қызыл жылжу кеңістігіндегі бұрмалануы – ғарыштанудағы әсер. Галактикалардың арақашықтығын қызыл жылжу бойынша есептегенде бұрмалану байқалады. "Құдайдың саусақтары" әсері де осыған жатады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Қызыл ығысу кеңістігінің бұрмалануы – бұл байқау космологиясындағы эффект, онда галактикалардың кеңістіктегі таралуы олардың қашықтығына қатысты емес, қызыл ығысуға қатысты көрсетілгенде қысылып, бұрмаланған сияқты көрінеді. Бұл эффект галактикалардың ерекше жылдамдықтарының нәтижесінде туындайтын Допплер ығысуынан болады, бұл космологиялық кеңеюден туындаған қызыл ығысуға қосылады. Қызыл ығысу кеңістігінің бұрмалануы (ҚЫБ) екі негізгі жолмен көрінеді. «Құдайдың саусақтары» эффекісі – бұл галактикалардың таралуының қызыл ығысу кеңістігінде созылуы, созылу осі бақылаушыға қарай бағытталған. Бұл эффект галактикалардың шоғырлар сияқты құрылымдарға гравитациялық тартылыспен байланысты кездейсоқ ерекше жылдамдықтарынан туындайды. Бұл эффектің тудыратын үлкен жылдамдықтар вириалдық теорема арқылы шоғырдың гравитациясымен байланысты; олар шоғырдағы галактикалардың байқалатын қызыл ығысуын өзгертеді. Қашықтық пен қызыл ығысу арасындағы Хаббл заңының қатынасы бұзылады, бұл қашықтықты дұрыс есептеуге кедерілтілді. Ұқсас эффект – Кайзер эффекісі, онда бұрмалану галактикалардың шоғырға қарай құлау қозғалысынан туындайды, шоғыр қалыптасқанда олар шоғыр орталығына қарай тартылады. Қалыптасу динамикасына байланысты, Кайзер эффекісі көбінесе созуға емес, құрылымның жазықталуына («Құдайдың тікбұрыштары») әкеледі. Бұл эффект «Құдайдың саусақтарынан» әлдеқайда әлсіз және үлкен масштабтарда байқалатындығымен ерекшеленеді. Бұл эффекттер арнайы салыстырмалылықтың салдары болып табылады және байқау деректерінде анықталды. Жалпы салыстырмалылықтан туындайтын қосымша эффекттер де бар. Олардың бірі – гравитациялық қызыл ығысу бұрмалануы, ол фотон алыс галактиканың гравитациялық потенциалдық құдығынан шығып, содан кейін Көкжол галактикасының потенциалдық құдығына түскен кезде пайда болатын гравитациялық қызыл ығысу немесе көк ығысудың нәтижесінде туындайды. Бұл эффект Жерге қарағанда жоғары гравитациялық потенциалдағы галактикаларды сәл жақын, ал төмен потенциалдағы галактикаларды алыс көрсетеді. Жалпы салыстырмалылықтың кластерлік статистикаға басқа да әсерлері фондық галактикадан жарық өткенде байқалады, егер ол жақын галактиканың немесе кластердің жанынан немесе одан өтетін болса. Бұл екі эффект – интеграцияланған Сакс-Вульф эффекісі (ISW) және гравитациялық линзалау. ISW-де фотон гравитациялық потенциалдың төмен аймағынан өткенде, ол кеңістіктің космологиялық кеңеюінен қорғалады, бұл фондық галактиканы жақынырақ етеді. Гравитациялық линзалау, бұрынғы эффекттерден айырмашылығы, фондық галактикалардың көрінетін орналасуын және санын бұрмалайды. Галактикалардың қызыл ығысуларын зерттеуде өлшенген ҚЫБ-лер өздерінің космологиялық зондтары ретінде қолданылуы мүмкін, Ғаламдағы құрылымның қалай қалыптасқаны және ауырлықтың үлкен масштабтарда қалай әрекет ететіні туралы ақпарат береді.
Redshift space distortions are an effect in observational cosmology where the spatial distribution of galaxies appears squashed and distorted when their positions are plotted as a function of their redshift rather than as a function of their distance. The effect is due to the peculiar velocities of the galaxies causing a Doppler shift in addition to the redshift caused by the cosmological expansion. Redshift space distortions (RSDs) manifest in two particular ways. The Fingers of God effect is where the galaxy distribution is elongated in redshift space, with an axis of elongation pointed toward the observer. It is caused by a Doppler shift associated with the random peculiar velocities of galaxies bound in structures such as clusters. The large velocities that lead to this effect are associated with the gravity of the cluster by means of the virial theorem; they change the observed redshifts of the galaxies in the cluster. The deviation from the Hubble's law relationship between distance and redshift is altered, and this leads to inaccurate distance measurements. A closely related effect is the Kaiser effect, in which the distortion is caused by the coherent motions of galaxies as they fall inwards towards the cluster center as the cluster assembles. Depending on the particular dynamics of the situation, the Kaiser effect usually leads not to an elongation, but an apparent flattening ("pancakes of God"), of the structure. It is a much smaller effect than the fingers of God, and can be distinguished by the fact that it occurs on larger scales. The previous effects are a consequence of special relativity, and have been observed in real data. There are additional effects that arise from general relativity. One is gravitational redshift distortion, which arises from the net gravitational redshift, or blueshift, that is acquired when the photon climbs out of the gravitational potential well of the distant galaxy and then falls into the potential well of the Milky Way galaxy. This effect will make galaxies at a higher gravitational potential than Earth appear slightly closer, and galaxies at lower potential will appear farther away. The other effects of general relativity on clustering statistics are observed when the light from a background galaxy passes near, or through, a closer galaxy or cluster. These two effects are the integrated Sachs Wolfe effect (ISW) and gravitational lensing. In ISW, when a photon passes through a low area of gravitational potential it is shielded from the cosmological expansion of space, making the background galaxy appear closer. Gravitational lensing, unlike all of the previous effects, distorts the apparent position, and number, of background galaxies. The RSDs measured in galaxy redshift surveys can be used as a cosmological probe in their own right, providing information on how structure formed in the Universe, and how gravity behaves on large scales.