宇宙结构中气体产生的运动学 Sunyaev-Zeldovich 效应宇宙微波背景温度各向异性

如果纤维状结构和晕中的气体与发光物质共享相同的速度场，由于运动学 Sunyaev-Zeldovich (KSZ) 效应，将产生可测量的温度各向异性。我们计算了典型纤维状结构产生的 KSZ 信号的分布函数，并表明其高度非高斯。对于尺度 $L\simeq 5$Mpc、电子密度 $n_e\simeq 10^3m^{-3}$ 的纤维状结构，其热 SZ 效应和运动学 SZ 效应的综合贡献可以解释 VSA 实验在牧夫座超星系团中发现的尺度为 30'、$\delta\sim -200\mu$K 的冷斑。PLANCK 卫星凭借其高空间分辨率和频率覆盖范围，有望提供该区域存在纤维状结构的首个证据。纤维状结构和晕结构网络对辐射功率谱的 KSZ 贡献在 $l\sim 400$ 处达到峰值，该尺度与星系团尺度截然不同，其最大振幅 $l(l+1)C_l/2\pi\sim 10-25 (\mu K)^2$，具体取决于模型参数，即 $\sigma_8$ 和金斯长度。约 80% 的信号来自红移 $z\le 0.1$ 的纤维状结构。将这一成分加入一致性模型固有的宇宙微波背景温度各向异性中，可使对 WMAP 3 年数据的拟合改善 $\Delta\chi^2\simeq 1$。虽然这种改善在统计上不显著，但更系统的研究可能证明气体对 WMAP 测量的各向异性有显著贡献。