Aglomerados galácticos maciços - que são mais ou menos orientados em um plano mais ou menos voltado para a Terra - podem gerar fortes lentes gravitacionais. No entanto, várias pesquisas de tais clusters chegaram à conclusão de que esses clusters têm uma tendência a lente demais - pelo menos mais do que o previsto com base na massa esperada.
Conhecido (para alguns pesquisadores que trabalham na área) como o 'problema de excesso de concentração', parece ser um caso prima facie de falta de massa. Mas, em vez de apenas jogar a carta da matéria escura, os pesquisadores estão buscando observações mais detalhadas - apenas para eliminar outras causas possíveis.
O efeito Sunyaev-Zel'dovich (SZ) é uma nova maneira de escanear o céu em busca de objetos maciços como aglomerados galácticos - que distorcem o Cosmic Microwave Background (CMB) via dispersão inversa de Compton - onde os fótons (neste caso, CMB) interagem com elétrons muito energizados que transmitem energia aos fótons durante uma colisão, deslocando os prótons para uma frequência de comprimento de onda mais curta.
O efeito SZ é amplamente independente do desvio para o vermelho - desde que você começa com a luz com desvio para o vermelho mais consistente do universo e procura um evento pontual que terá o mesmo efeito nessa luz, aconteça perto ou longe longe. Portanto, com equipamentos sensíveis aos comprimentos de onda da CMB, você pode escanear todo o céu - detectando os objetos próximos, que podem ser diretamente observáveis na óptica, bem como objetos muito distantes, que podem ter sido desviados para o espectro de rádio.
O efeito SZ causa distorções do CMB da ordem de um milésimo de Kelvin e o efeito requer estruturas realmente maciças - uma única galáxia não é suficiente para gerar o efeito SZ por si só. Mas, quando funciona - o efeito SZ oferece um método para medir a massa de um aglomerado galáctico - e o faz de uma maneira bastante diferente da lente gravitacional.
Pensa-se que o efeito SZ seja mediado por elétrons no meio entre aglomerados. Isso significa que o efeito SZ é apenas o resultado da matéria bariônica, uma vez que é uma conseqüência do efeito inverso de Compton. No entanto, a lente gravitacional é o resultado da distorção do espaço-tempo - que é parcialmente devida à presença de matéria bariônica, mas também de matéria escura (ou seja, não-bariônica).
Gralla et al. Usaram o Sunyaev-Zel'dovich Array, um conjunto de oito radiotelescópios de 3,5 metros na Califórnia, para pesquisar 10 aglomerados galácticos com lentes fortes. Eles descobriram uma tendência consistente para o raio de Einstein de cada lente gravitacional ser em torno do dobro do valor esperado para a massa, determinada a partir do efeito SZ, de cada cluster.
O raio de Einstein é uma medida do tamanho do anel de Einstein que seria formado se um aglomerado fosse exatamente orientado em um plano exatamente voltado para a Terra - e onde você, a lente e a fonte de luz distante sendo ampliada estão tudo em uma linha reta de visão. Galáxias com lentes fortes geralmente estão apenas em estreita aproximação com essa geometria, mas seu anel e raio de Einstein (e, portanto, sua massa) podem ser inferidos com bastante facilidade.
Gralla et al. Observam que este é um trabalho em andamento, por enquanto apenas confirmando o problema de excesso de concentração encontrado em outras pesquisas. Eles sugerem uma possibilidade é que a quantidade de meio entre aglomerados seja menor que o esperado - o que significa que o efeito SZ está subestimando a massa real do cluster.
Se, alternativamente, for um efeito de matéria escura, haveria mais matéria escura nesses aglomerados do que o atual "modelo padrão" para cosmologia (Lambda-Cold Dark Matter) prevê. Os pesquisadores parecem empenhados em fazer novas observações antes de irem para lá.
Leitura adicional: Gralla et al. Observações do efeito Sunyaev Zel'dovich de aglomerados de galáxias com lentes fortes: investigando o problema de excesso de concentração.
E apenas por interesse, a carta de Einstein sobre lentes e anéis: Einstein, A (1936) Ação semelhante a uma lente de uma estrela pelo desvio da luz no campo gravitacional. Science 84 (2188): 506–507.
