相对性等离子体对宇宙微波背景的 Compton 化

(Abridged) 我们研究了由相对性等离子体引起的宇宙微波背景 (CMB) 的光谱失真。于库仑 regime 下，给出动量幂律电子分布的光子散射核的精确解析表达式。超相对性 Sunyaev-Zeldovich (SZ) 递减测量的是电子数目而非能量内容。另一方面，较高频率处的相对性 SZ 增量对电子的光谱形状依赖较强。我们计算了来自射电星系释放能量的预期 Comptonization，其估计值为 $3 \times 10^{66}$ erg Gpc^-3。我们考察了 (a) 释放能量中被热化的部分以及 (b) 可能在中星系间介质中形成第二相对性阶段的剩余射电等离子体，这在当今仪器中几乎不可见（即所谓的“射电幽灵”）。我们发现 (a) 的热 Comptonization 参数为 $y = 10^{-6}$，而 (b) 中旧射电等离子体的光学深度为 $\tau_{\rm rel} < 10^{-7}$。如果大量星系团的体积被此类旧射电等离子体充满，则基于 SZ 效应的普朗克天文台确定的哈勃常数将偏向较低值。最后，证明在 Coma 星系团中存在的超热电子 Population 会在 CMB 的 Wien 尾部产生特征，虽然仅可被普朗克多频率测量以边缘可检测方式捕获。由于其辐射过程可解释 Coma 最近报告的高能 X 射线超标，因此预计此类 Population 应存在。