Các cụm thiên hà khổng lồ - được định hướng một cách thô bạo trong một mặt phẳng gần như trực diện với Trái đất - có thể tạo ra thấu kính hấp dẫn mạnh. Tuy nhiên, một số khảo sát về các cụm như vậy đã đi đến kết luận rằng các cụm này có xu hướng ống kính quá nhiều - ít nhất là nhiều hơn dự đoán dựa trên khối lượng dự kiến của chúng.
Được biết (đối với một số nhà nghiên cứu làm việc trong khu vực) là vấn đề tập trung quá mức, có vẻ như đây là một trường hợp prima facie bị mất tích. Nhưng thay vì chỉ chơi thẻ vật chất tối, các nhà nghiên cứu đang theo đuổi các quan sát chi tiết hơn - nếu chỉ để loại bỏ các nguyên nhân có thể khác.
Hiệu ứng Sunyaev-Zel'dovich (SZ) là một cách mới lạ để quét bầu trời các vật thể lớn như các cụm thiên hà - làm biến dạng Nền vi sóng vũ trụ (CMB) thông qua tán xạ Compton ngược - trong đó các photon (trong trường hợp này là các photon CMB) tương tác với các electron rất năng lượng truyền năng lượng cho các photon trong quá trình va chạm, chuyển các proton thành tần số bước sóng ngắn hơn.
Hiệu ứng SZ phần lớn không phụ thuộc vào dịch chuyển đỏ - vì bạn bắt đầu với ánh sáng thay đổi màu đỏ nhất quán trong vũ trụ và đang tìm kiếm một sự kiện một lần sẽ có tác dụng tương tự đối với ánh sáng đó dù nó xảy ra gần hay xa xa. Vì vậy, với thiết bị nhạy với bước sóng CMB, bạn có thể quét toàn bộ bầu trời - phát hiện cả hai vật thể gần, có thể quan sát trực tiếp bằng quang học, cũng như các vật thể ở rất xa có thể bị dịch chuyển đỏ vào phổ vô tuyến.
Hiệu ứng SZ gây ra các biến dạng CMB theo thứ tự một phần nghìn Kelvin và hiệu ứng này đòi hỏi các cấu trúc thực sự lớn - một thiên hà không đủ để tự tạo hiệu ứng SZ. Nhưng, khi nó hoạt động - hiệu ứng SZ cung cấp một phương pháp để đo khối lượng của cụm thiên hà - và thực hiện theo cách hoàn toàn khác với thấu kính hấp dẫn.
Hiệu ứng SZ được cho là được trung gian bởi các electron trong môi trường liên cụm. Điều này có nghĩa là hiệu ứng SZ chỉ là kết quả của vật chất baryonic, vì đó là hậu quả của hiệu ứng Compton nghịch đảo. Tuy nhiên, thấu kính hấp dẫn là kết quả của sự cong vênh của không-thời gian - một phần là do sự hiện diện của vật chất baryonic, mà còn là vật chất tối (tức là không phải baryonic).
Gralla và cộng sự đã sử dụng Mảng Sunyaev-Zel hèdovich, một mảng gồm 8 kính viễn vọng vô tuyến 3,5 mét ở California, để khảo sát 10 cụm thiên hà có thấu kính mạnh. Họ đã tìm thấy một xu hướng nhất quán cho bán kính Einstein của mỗi thấu kính hấp dẫn là khoảng gấp đôi giá trị dự kiến cho khối lượng, được xác định từ hiệu ứng SZ, của mỗi cụm.
Bán kính Einstein là thước đo kích thước của vòng Einstein sẽ được hình thành nếu một cụm được định hướng chính xác trong một mặt phẳng đối diện chính xác với Trái đất - và nơi bạn, ống kính và nguồn sáng xa được phóng đại, Tất cả trong một đường thẳng của tầm nhìn. Các thiên hà thấu kính mạnh mẽ thường chỉ gần đúng với hình học này, nhưng vòng và bán kính Einstein của chúng (và do đó khối lượng của chúng) có thể được suy ra đủ dễ dàng.
Gralla et al lưu ý rằng đây là công việc đang được tiến hành, hiện tại chỉ cần xác nhận vấn đề tập trung quá mức được tìm thấy trong các cuộc khảo sát khác. Họ đề xuất một khả năng là lượng môi trường giữa các cụm có thể ít hơn mong đợi - có nghĩa là hiệu ứng SZ đang đánh giá thấp khối lượng thực của cụm.
Nếu, thay vào đó, nó là một hiệu ứng vật chất tối, thì sẽ có nhiều vật chất tối hơn trong các cụm này so với mô hình tiêu chuẩn hiện tại, đối với vũ trụ học (Lambda-Cold Dark Matter) dự đoán. Các nhà nghiên cứu dường như có ý định thực hiện các quan sát sâu hơn trước khi họ đến đó.
Đọc thêm: Gralla và cộng sự. Các quan sát về hiệu ứng của các cụm thiên hà thấu kính mạnh mẽ: Các vấn đề về sự tập trung quá mức của Sunyaev Zel.
Và chỉ để quan tâm, thư Einstein Einstein về thấu kính và nhẫn: Einstein, A (1936) Hành động giống như thấu kính của một ngôi sao bởi sự sai lệch của ánh sáng trong trường hấp dẫn. Khoa học 84 (2188): 506.
