4 / 9
Об искажении спектра реликтового излучения при рассеянии на кротовых норах
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 5
99
1
cos
= 0.
T
d
Таким образом, в первом порядке
1
второй конец горло-
вины испускает (в покоящейся системе координат) чернотельное излучение с
температурой
,
T
как и у падающего РИ. В следующих порядках
1
возникают
неисчезающие вклады в искажение спектра
1
.
T T
Однако в следующих
порядках более важные детали будут возникать, когда будет рассмотрено сече-
ние рассеяния на реальных кротовых норах с горловинами в форме торов. Сле-
дующие порядки, как и вопрос более точного поведения сечения рассеяния,
оставим для дальнейшего изучения.
Рассмотрим переизлучение поглощенных фотонов РИ. В первом порядке
2 2
= /
V c
(
2
V
— пекулярная скорость второго конца горловины) горловина
испускает чернотельное излучение с видимой поверхностной яркостью (темпе-
ратурой)
2
2
2
1 cos
... ,
T T
(2)
где
2
2
2
cos = ;
m
m
— единичный вектор, указывающий на наблюдателя.
Это выражение в точности представляет собой кинематический эффект Зельдо-
вича — Сюняева.
Рассмотрим скопление кротовых нор. Чтобы оценить обмен энергии между
РИ и газом кротовых нор, необходимо усреднить сечение (1) распределения кро-
товых нор. В среднем реликтовый фотон претерпевает
w
актов рассеяния, где
w
— оптическая толща скопления. Если
( )
n r
— плотность числа кротовых нор,
отсчитываемая от центра скопления, то величину
w
задают как
2
= ( )
w
a n r d
(
— расстояние между входами кротовой норы). Здесь интегрирование осуществ-
ляют вдоль линии луча зрения,
2
2
1= ( , ) ,
a
a n r a da
n
где
( , )
n r a
— плотность числа
кротовых нор в зависимости от радиуса горловины
.
a
Оптическую толщу
w
так-
же можно интерпретировать следующим образом. Пусть
L
характерный размер
скопления кротовых нор, которое будет покрывать поверхность неба площадью
2
.
S L
Тогда долю этой поверхности, соответствующую горловинам кротовых
нор, определяют по выражению
2
2
2
= = ,
w
N a a nL
L
где
N
— число горловин кротовых нор в скоплении;
n
— средняя плотность
горловин. Поскольку все горловины кротовых нор имеют поверхностную яр-
кость (2), которая отличается от яркости РИ, параметр
w
определяет (вместе с
пекулярными скоростями
2
) поверхностную яркость скопления.
Заключение.
Скопления кротовых нор можно наблюдать с помощью эф-
фекта КЗС — по доплеровскому сдвигу частот переизлучаемых реликтовых фо-
тонов. В галактиках и их скоплениях вклад кротовых нор в КЗС смешивается со
вкладом обычного вещества (пыли, межгалактического газа и т. д.). В современ-