Calculadora efecto Sunyaev-Zeldovich parámetro y

La calculadora efecto Sunyaev-Zeldovich térmico (tSZ) determina el parámetro Compton y integrado a lo largo de la línea de visión en un cluster de galaxias, según la formulación Rashid Sunyaev y Yakov Zeldovich 1972 Comments Astrophys. vol. 4 p. 173. El fenómeno físico: fotones del fondo cósmico de microondas CMB a T_CMB = 2,725 K (Penzias & Wilson 1965 Nobel 1978) atraviesan el Intracluster Medium (ICM) caliente 10⁷-10⁸ K cluster galaxias y sufren scattering Compton inverso con electrones térmicos relativistas, ganando boost energético que produce distorsión espectral radiación cuerpo negro Planck, con decremento bajas frecuencias (Rayleigh-Jeans ν<217 GHz) e incremento altas frecuencias (Wien ν>217 GHz), null 217 GHz. Fórmula integrada line-of-sight: y = ∫ (k_B·T_e / m_e·c²) · σ_T · n_e · dl. Aproximación cluster uniforme: y ≈ (k_B·T_e / m_e·c²) · σ_T · n_e · L. Distorsión Rayleigh-Jeans: ΔT/T_CMB = -2·y. Constantes: k_B = 1,381×10⁻²³ J/K; m_e·c² = 511 keV; σ_T = 6,652×10⁻²⁹ m² (Thomson); T_CMB = 2,725 K. 4 características únicas SZ:

• Independiente del redshift (X-ray cae como (1+z)⁻⁴, SZ constante surface brightness incluso z>1)
• Proxy masa-temperatura Y_500 = ∫ y·dA Mpc² conectado M_500 vía Y-M scaling Planck 2014 Y_500 ∝ M_500^1.79
• Firma espectral única (decremento+incremento+null 217 GHz)
• σ_8 cosmología abundancia cluster mass function. Las aplicaciones italianas:

• Planck Surveyor ESA 2009-2018 INAF Trieste 1898 hardware + INFN Pisa LFI 30-70 GHz Low Frequency Instrument 22 receptores radiométricos criogénicos 20 K calibración cosmológica σ_8=0,81 H_0=67,4
• Planck PSZ2 catalog 2015 = 1.653 cluster SZ detectados récord absoluto SZ all-sky survey
• Coma Cluster A1656 Y_500 = 0,72 × 10⁻⁴ Mpc² Planck 2014 Y-M relation calibración Zwicky 1933 dark matter
• Bullet Cluster 1E 0657-56 Markevitch 2006 INAF Chandra Hubble separación gas-DM smoking gun materia oscura partícula
• Y-M scaling Planck 2014 cosmología σ_8 = 0,81 tensión weak lensing 0,76 KIDS ~3σ
• INAF Capodimonte Nápoles 1812 + VST KIDS 1.500 deg² crosscheck SZ-lensing dark matter
• LiteBIRD ESA 2032 (INAF + Así Roma 1988) sucesor Planck B-mode polarización CMB ondas gravitacionales primordiales r<0,001 inflación cósmica
• LSPE/STRIP Tenerife INAF Trieste + INFN Pisa ground-based polarización 43 GHz
• SCAMP/CMB-S4 ground based 500.000 detectores next-gen cosmología
• ICRA La Sapienza Roma 1985 Remo Ruffini + SISSA Trieste 1978 + CINECA Marconi100/Leonardo simulaciones cosmológicas N-body Eagle IllustrisTNG-300 Magneticum cluster mass function
• JWST 2021 NIRSpec INAF proto-cluster z>5 cosmic dawn (Roberto Maiolino Cambridge)
• Riccardo Giacconi 2002 Nobel Física X-ray astronomy Uhuru Einstein Chandra padre fundador X-ray cluster ICM. Mediciones ICM italianas crosscheck: BeppoSAX 1996-2002 Así bremsstrahlung Coma Perseus; XMM-Newton ESA 1999 RGS italiana Padua-Bologna abundancias metales ICM; Athena X-ray ESA 2035 X-IFU calorímetro INAF Palermo 25% next-gen ICM. Parámetro Compton y típico cluster: 10⁻⁶ - 10⁻⁴ (decremento ΔT_RJ ≈ -5 a -500 microK)

Tabla cluster Sunyaev-Zeldovich italiana

(Fuente: Sunyaev & Zeldovich 1972 + Planck PSZ2 2015 = 1.653 cluster + Planck 2014 Y-M scaling + Markevitch 2006 + INAF Trieste 1898).

Ejemplos cálculo italiano efecto Sunyaev-Zeldovich

• Coma Cluster A1656 Planck PSZ2 + INAF Trieste 1898 Zwicky 1933 dark matter benchmark: T_e = 8 keV, n_e = 1.000 m⁻³, L = 3 Mpc = 9,26×10²² m. y = (8/511) · 6,652×10⁻²⁹ · 1.000 · 9,26×10²² = 9,6×10⁻⁵. ΔT_RJ ≈ -525 microK decremento Planck centrale. Y_500 = 0,72×10⁻⁴ Mpc² Planck 2014
• Bullet Cluster 1E 0657-56 INAF Chandra Markevitch 2006 DM smoking gun: T_e = 12 keV, n_e = 2.000 m⁻³, L = 2 Mpc. y = 1,9×10⁻⁴, ΔT_RJ = -1.040 microK récord
• Cluster Vergine M87 INAF Capodimonte VST KIDS: T_e = 2 keV, n_e = 5.000 m⁻³, L = 2 Mpc. y = 8×10⁻⁵, ΔT_RJ ≈ -435 microK. M87 BH 6,5×10⁹ M_sol EHT 2019
• Cluster Perseus A426 NGC 1275 INAF Bologna: T_e = 6 keV, n_e = 2.000 m⁻³, L = 2,5 Mpc. y = 1,2×10⁻⁴, ΔT_RJ = -654 microK
• RXJ 1347-1145 Planck PSZ2 récord: T_e = 15 keV, n_e = 3.000 m⁻³, L = 2 Mpc. y = 2,4×10⁻⁴, ΔT_RJ = -1.310 microK récord SZ
• Fornax INAF Bologna: T_e = 1,5 keV, n_e = 500 m⁻³, L = 1,5 Mpc. y = 4,5×10⁻⁶, ΔT_RJ = -25 microK. Crosscheck Coma multi-banda: SZ Planck (-525 microK) + X-ray ROSAT + Smith 1936 σ=1.080 km/s + lensing VST KIDS M=1,5×10¹⁵ M_sol → consistencia ICM dark matter halo Mpc

Astrofísica Sunyaev-Zeldovich italiana

La astrofísica Sunyaev-Zeldovich italiana: INAF Roma 2002 (16 observatorios): Padua 1761; Brera Milán 1762; Capodimonte Nápoles 1812 VST KIDS SZ crosscheck; Arcetri Florencia 1872; Roma 1786; Trieste 1898 Planck CMB hardware + LFI INFN Pisa + LSPE/STRIP; Catania-Etna 1880; Bologna Loiano 1936 AGN Perseus; Palermo 1790 Athena X-IFU; Cagliari 1899 SRT 64 m.

Misiones SZ CMB Así Roma 1988: Planck Surveyor ESA 2009-2018 INAF Trieste + INFN Pisa LFI PSZ2 1.653 cluster σ_8=0,81 H_0=67,4; LiteBIRD ESA 2032 INAF+Así B-mode polarización inflación r<0,001; LSPE/STRIP Tenerife 43 GHz; SCAMP/CMB-S4 500.000 detectores; BeppoSAX 1996-2002 X-ray ICM; XMM-Newton ESA 1999 RGS; Chandra NASA 1999 Bullet Cluster; JWST 2021 NIRSpec proto-cluster (Roberto Maiolino Cambridge ex-INAF Arcetri); Euclid ESA 2023 Así 25% 15.000 deg²; Athena ESA 2035 X-IFU INAF Palermo 25%.

Premios Nobel italianos: Marconi 1909, Fermi 1938, Segrè 1959, Rubbia 1984, Riccardo Giacconi 2002 X-ray Uhuru Einstein Chandra padre fundador. Ghez+Genzel 2020 Sgr A*. ICRA Roma Sapienza 1985 Remo Ruffini; SISSA Trieste 1978 Andrea Lapi; Scuola Normale Pisa 1810 Andrea Ferrara cosmic dawn; CINECA Bologna 1969 Marconi100 30 PFlops + Leonardo 250 PFlops 5° TOP500.

Tensión σ_8 Planck SZ vs lensing: 0,81±0,01 Planck CMB vs 0,76±0,02 KIDS ~3σ probe nueva física más allá ΛCDM.

Bonus italianos I+D 2025: Crédito I+D L. 160/2019 25%; Patent Box L. 178/2020; PNRR Misión 4 Componente 2 6,9 mil mill. €.

Actualizado a julio de 2026