Effet Sunyaev-Zel'dovich

L'effet Sunyaev-Zel'dovich (SZ) est un phénomène physique important pour l'étude de la cosmologie, découvert par deux grands cosmologistes russes, d’abord théoriquement à la fin des années 1960, et ensuite observé pour la première fois en 1983. 

Il s'agissait de Yakov Borisovich Zel'dovich et de Rashid Alievitch Sunyaev qui s’est vu attribuer récemment le célèbre prix Crafoord. 

Principe de l'effet Sunyaev-Zel'dovich

Les deux chercheurs ont compris qu’un gaz d’électrons chauds, comme il en existe dans bien des situations astrophysiques, devait faire subir un effet Compton inverse aux photons du rayonnement fossile. On sait que celui-ci possède un spectre de corps noir, caractérisé par une relation précise entre la fréquence et l'intensité du rayonnement. 

Sur ce schéma montrant en ordonnée l'intensité (Intensity) du rayonnement de fond diffus en fonction de sa fréquence (Frequency) et de sa longueur d'onde (Wavelength) en abscisse, on voit clairement l'influence de l'effet Sunyaev-Zel'dovich. La courbe initiale de corps noir du rayonnement fossile est distordue et déplacée vers les hautes fréquences, pour donner l'intensité du rayonnement de fond diffus en traits pleins. © Annu. Rev. Astron. Astrophys.

En subissant des collisions (effet Compton) avec les électrons énergétiques d’un plasma chaud, les photons sont portés à des énergies plus élevées, ce qui se traduit par un déficit de photons de basses énergies pour le spectre du rayonnement fossile, mais corrélativement par un excès de photons à plus hautes énergies. La courbe du spectre du corps noir du rayonnement de fond diffus apparaît donc comme distordue et décalée vers les hautes fréquences, comme le montre le schéma ci-dessus.