Gugus galaksi masif - yang secara kasar berorientasi pada bidang yang secara kasar menghadap ke Bumi - dapat menghasilkan pelensaan gravitasi yang kuat. Namun, beberapa survei dari cluster tersebut telah mencapai kesimpulan bahwa cluster ini memiliki kecenderungan lensa terlalu banyak - setidaknya lebih dari yang diperkirakan berdasarkan massa yang diharapkan.
Dikenal (bagi beberapa peneliti yang bekerja di daerah ini) sebagai 'masalah konsentrasi berlebihan', itu tampaknya merupakan kasus prima facie dari kehilangan massa. Tetapi daripada hanya memainkan kartu materi gelap, para peneliti melakukan pengamatan yang lebih rinci - jika hanya untuk menghilangkan kemungkinan penyebab lain.
Efek Sunyaev-Zel'dovich (SZ) adalah cara baru memindai langit untuk objek besar seperti gugusan galaksi - yang mendistorsi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB) melalui hamburan Compton terbalik - di mana foton (dalam hal ini, foton CMB) berinteraksi dengan elektron yang sangat berenergi yang memberikan energi ke foton selama tabrakan, menggeser proton ke frekuensi panjang gelombang yang lebih pendek.
Efek SZ sebagian besar tidak tergantung pada red-shift - karena Anda mulai dengan cahaya merah-shifted paling konsisten di alam semesta dan mencari peristiwa satu kali yang akan memiliki efek yang sama pada cahaya itu apakah itu terjadi dekat atau jauh jauh. Jadi, dengan peralatan yang peka terhadap panjang gelombang CMB, Anda dapat memindai seluruh langit - mendeteksi kedua objek dekat, yang mungkin dapat diamati secara langsung dalam optik, serta objek yang sangat jauh yang mungkin telah bergeser merah ke dalam spektrum radio.
Efek SZ menyebabkan distorsi CMB dalam urutan seperseribu Kelvin dan efeknya memang membutuhkan struktur yang sangat besar - sebuah galaksi tunggal tidak cukup untuk menghasilkan efek SZ sendiri. Tetapi, ketika berhasil - efek SZ menawarkan metode untuk mengukur massa gugus galaksi - dan melakukannya dengan cara yang sangat berbeda dengan pelensaan gravitasi.
Efek SZ diperkirakan dimediasi oleh elektron dalam medium antar-kluster. Ini berarti bahwa efek SZ semata-mata adalah hasil dari materi baryonic, karena ini adalah konsekuensi dari efek Compton terbalik. Namun, pelensaan gravitasi adalah hasil dari lengkungan ruang-waktu - yang sebagian disebabkan oleh keberadaan materi baryonic, tetapi juga dari materi gelap (mis. Non-baryonic).
Gralla et al menggunakan Sunyaev-Zel’dovich Array, sebuah array delapan teleskop radio 3,5 meter di California, untuk mensurvei 10 kluster galaksi yang memiliki lensa kuat. Mereka menemukan kecenderungan yang konsisten untuk jari-jari Einstein dari setiap lensa gravitasi sekitar dua kali dari nilai yang diharapkan untuk massa, ditentukan dari efek SZ, dari masing-masing cluster.
Jari-jari Einstein adalah ukuran dari ukuran cincin Einstein yang akan terbentuk jika sebuah cluster diorientasikan tepat pada bidang yang persis menghadap ke Bumi - dan di mana Anda, lensa dan sumber cahaya yang jauh diperbesar, adalah semua dalam garis pandang lurus. Galaksi-galaksi yang memiliki lensa kuat umumnya hanya mendekati geometri ini, tetapi cincin dan jari-jari Einstein (dan karenanya massa mereka) dapat disimpulkan dengan cukup mudah.
Gralla et al mencatat bahwa ini sedang dalam proses, untuk saat ini hanya mengkonfirmasi masalah konsentrasi berlebih yang ditemukan dalam survei lain. Mereka menyarankan satu kemungkinan adalah bahwa jumlah media antar-cluster mungkin kurang dari yang diharapkan - yang berarti bahwa efek SZ meremehkan massa nyata dari cluster.
Jika, sebagai alternatif, itu adalah efek materi gelap, akan ada lebih banyak materi gelap dalam kelompok-kelompok ini daripada 'model standar' saat ini untuk memprediksi kosmologi (Lambda-Cold Dark Matter) memprediksi. Para peneliti tampaknya berniat melakukan pengamatan lebih lanjut sebelum mereka pergi ke sana.
Bacaan lebih lanjut: Gralla et al. Sunyaev Zel’dovich Effect Observation of the Strong Galaxy Lensing Cluster: Memeriksa Masalah Konsentrasi Berlebih.
Dan hanya untuk menarik, surat Einstein tentang pelensaan dan cincin: Einstein, A (1936) Aksi Seperti Lensa dari Bintang oleh Penyimpangan Cahaya di Bidang Gravitasi. Sains 84 (2188): 506–507.
