يصف تأثير ساكس وولف تأثير جهود الجاذبية على تباين خلفية الميكروويف، حيث إنه مقسم إلى جزأين، تأثير الإمكانات على سطح التشتت الأخير وهو تأثير ساكس وولف العادي، وتأثير ساكس وولف المتكامل، والذي يعتمد على تغيير جهد الجاذبية أثناء مرور فوتونات (CMB) عبر بئر محتملة.
تأثير ساكس وولف
تأثير ساكس وولف الذي سمي على اسم راينر ك. ساكسو وآرثر إم وولف، وهو خاصية لإشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) حيث يتم انزياح جاذبية الفوتونات من (CMB) إلى الأحمر، مما يتسبب في ظهور طيف (CMB) متفاوتة، وهذا التأثير هو المصدر الغالب للتقلبات في (CMB) للمقاييس الزاويّة الأكبر من حوالي عشر درجات.
أنواع تأثير ساكس وولف
- تأثير ساكس وولف غير متكامل: حيث ينشأ تأثير ساكس وولف غير المتكامل بسبب انزياح الجاذبية الأحمر الذي يتم على سطح التشتت الأخير، حيث ان التأثير لا يكون ثابتًا عبر السماء بسبب الاختلافات في كثافة المادة، والطاقة في وقت التشتت الأخير.
- تأثير ساكس وولف المتكامل: ينتج تأثير ساكس وولف (ISW) المتكامل أيضًا عن انزياح الجاذبية الأحمر، ولكنه يحدث بين سطح التشتت الأخير والأرض، لذلك فهو ليس جزءًا من (CMB) البدائي، ويحدث عندما يهيمن على الكون في كثافة طاقته شيء آخر غير المادة.
إذا كانت المادة تهيمن على الكون، فإن آبار وتلال الطاقة الكامنة للجاذبية واسعة النطاق لا تتطور بشكل كبير، وإذا كان الإشعاع أو الطاقة المظلمة يهيمن على الكون، فإن هذه الإمكانات تتطور وتغير بمهارة طاقة الفوتونات التي تمر عبرها.
هناك نوعان من المساهمات في تأثير (ISW)، إذ يحدث (ISW) المبكر بعد أن ينشأ تأثير ساكس وولف غير المتكامل (CMB) البدائي، حيث تدفق الفوتونات عن طريق تقلبات الكثافة بالرغم من أن هناك إشعاع كبير للتأثير على تمدد الكون، وعلى الرغم من أنه ماديًا هو نفسه مثل (ISW) المتأخر إلا أنه لأغراض المراقبة عادةً ما يتم تجميعه مع (CMB) البدائي نظرًا لأن تقلبات المادة التي تسبب ذلك لا يمكن اكتشافها عمليًا.
قياس تأثير ساكس وولف المتكامل من مناطق منخفضة الكثافة في الكون
يحدث تأثير ساكس وولف المتكامل (ISW)؛ بسبب اضمحلال إمكانات الجاذبية الكونية، وبالتالي فهو مسبار فريد من نوعه للطاقة المظلمة، ومع ذلك لا يزال الكشف الدقيق عنها يمثل مشكلة، إذ توجد توترات مختلفة بين مجموعات البيانات المختلفة ومتتبعات مختلفة للهيكل واسع النطاق (LSS) وبين البيانات والتنبؤ بنظرية لامدا، حيث اقترح العلماء طريقة جديدة لقياس (ISW) عن طريق الربط المتبادل بين (CMB) و (LSS) الذي تم تتبعه بواسطة موقع منخفض الكثافة (LDP).
إن موقع منخفض الكثافة (LDP) يعزل تأثير (ISW) الناتج عن مناطق منخفضة الكثافة في الكون، ولكنه غير حساس لتأثيرات الانتقاء المرتبطة بالفراغات، حيث تم تطبيقه على كتالوج المجرة لاستطلاعات التصوير القديمة (DESI)، وتم الحصول على تغطية السماء، ثم يتم تبادل الارتباط مع خريطة درجة حرارة بلانك، وكشف تأثير (ISW) عند سيجما.
إن أحد التحديات الرئيسية لعلم الكونيات الحديث عن طبيعة الطاقة المظلمة الغامضة التي تسبب التسارع الكوني هو تأثير ساكس وولف (ISW) في حالة حساسًا للطاقة المظلمة، حيث تم اكتشافه في الكون وقد تم استبعاد الجاذبية والانحناء المعدلين، والذي يمثل توقيعًا مستقلاً للطاقة المظلمة.
يحدث تأثير ساكس وولف على نطاقات كبيرة، حيث يكون تباين الكوني مرتفعًا، بحيث نفت إلى كميات كبيرة من البيانات في الخلفية الكونية، بالإضافة إلى خرائط واسعة النطاق بسبب ارتباك المجرة، علاوة على ذلك تعددت حيث يمكن أن تكون مجتمعة وتحد بشدة.
تأثير ساكس وولف المتكامل المتأخر
ظهر تأثير (ISW) المتأخر مؤخرًا في التاريخ الكوني، حيث بدأت الطاقة المظلمة أو الثابت الكوني في التحكم في توسع الكون، ولسوء الحظ فإن التسمية محيرة بعض الشيء، ففي كثير من الأحيان يشير مصطلح (ISW) المتأخر ضمنيًا إلى تأثير (ISW) المتأخر على الخطية أو المرتبة الأولى في اضطرابات الكثافة.
يختفي هذا الجزء الخطي من التأثير تمامًا في كون مسطح مع المادة فقط، ولكنه يهيمن على الجزء الأعلى ترتيبًا من التأثير في الكون ذي الطاقة المظلمة، ويُعرف أحيانًا تأثير (ISW) الكامل غير الخطي العالي المتأخر خاصة في حالة الفراغات والعناقيد الفردية، بتأثير ريس سياما، حيث أوضح مارتن ريس ودينيس سياما الصورة المادية التالية:
يؤدي التوسع المتسارع بسبب الطاقة المظلمة إلى تحلل حتى الآبار المحتملة واسعة النطاق في التجمعات العملاقة والتلال في الفراغات بمرور الوقت الذي يستغرقه الفوتون للتنقل عبرها، ويحصل الفوتون على دفعة من الطاقة تذهب إلى بئر كمون أي عنقود فائق، ويحتفظ ببعض هذه الطاقة بعد خروجه بعد أن تمدد البئر وضحلة، وبالمثل يجب على الفوتون أن ينفق الطاقة التي تدخل إلى الفراغ، لكنه لن يستعيدها بالكامل عند الخروج من التلة المحتملة المنخفضة بشكل طفيف.
إن توقيع (ISW) المتأخر هو دالة ارتباط غير صفرية بين كثافة المجرات، يعني عدد المجرات لكل درجة مربعة ودرجة حرارة (CMB)؛ لأن العناقيد الفائقة تسخن الفوتونات بلطف، وبينما تبرد الكواكب الخارقة بلطف معهم تم الكشف عن هذا الارتباط بدرجة معتدلة إلى عالية.
