Введение

Искажения пространства красного смещения — это эффект в наблюдательной космологии, при котором пространственное распределение галактик выглядит сжатым и искажённым при построении графиков их положений как функции красного смещения, а не как функции расстояния. Эффект обусловлен специфическими скоростями галактик, вызывающими доплеровское смещение в дополнение к красному смещению, вызванному космологическим расширением. Искажения пространства красного смещения (ИПКС) проявляются двумя характерными способами. Эффект «Пальцы Бога» заключается в том, что распределение галактик удлиняется в пространстве красного смещения, с осью удлинения, направленной к наблюдателю. Это вызвано доплеровским смещением, связанным со случайными специфическими скоростями галактик, связанных в структуры, такие как скопления. Большие скорости, приводящие к этому эффекту, связаны с гравитацией скопления посредством теоремы вириала; они изменяют наблюдаемое красное смещение галактик в скоплении. Отклонение от зависимости закона Хаббла между расстоянием и красным смещением изменяется, что приводит к неточным измерениям расстояний. Тесно связанным эффектом является эффект Кайзера, при котором искажение вызвано согласованными движениями галактик при их падении к центру скопления по мере формирования скопления. В зависимости от конкретной динамики ситуации эффект Кайзера обычно приводит не к удлинению, а к видимому сплющиванию («блины Бога») структуры. Это гораздо меньший эффект, чем «Пальцы Бога», и его можно отличить тем, что он проявляется в больших масштабах. Предыдущие эффекты являются следствием специальной теории относительности и были обнаружены в реальных данных. Существуют дополнительные эффекты, возникающие из общей теории относительности. Один из них — искажение гравитационного красного смещения, которое возникает из-за чистого гравитационного красного или синего смещения, приобретаемого фотоном при подъёме из гравитационного потенциального колодца далёкой галактики и последующем падении в потенциальный колодец галактики Млечный Путь. Этот эффект заставит галактики с более высоким гравитационным потенциалом, чем у Земли, казаться немного ближе, а галактики с более низким потенциалом — дальше. Другие эффекты общей теории относительности на статистику скоплений наблюдаются, когда свет от фоновой галактики проходит рядом или сквозь ближайшую галактику или скопление. Эти два эффекта — это интегрированный эффект Сакса — Вольфа (ISW) и гравитационное линзирование. В ISW, когда фотон проходит через область низкого гравитационного потенциала, он экранируется от космологического расширения пространства, что делает фоновую галактику более близкой. Гравитационное линзирование, в отличие от всех предыдущих эффектов, искажает видимое положение и количество фоновых галактик. ИПКС, измеренные в обзорах красного смещения галактик, могут использоваться в качестве космологического зонда, предоставляя информацию о том, как формировалась структура во Вселенной и как гравитация проявляет себя в больших масштабах.