Der Integrierte Sachs-Wolfe-Effekt (ISW) befasst sich hauptsächlich mit der Untersuchung der kosmischen Hintergrundmikrowellenstrahlung (CMBR), scheint jedoch zu zeigen, dass Photonen, die durch Hohlräume hindurchgehen, einen Nettoenergieverlust erleiden, der zu einer Rotverschiebung führt, oder dass sie blauverschoben werden können, wenn sie hoch gehen -Dichte Regionen.
Wenn ein Photon lange genug durch abwechselnd hoch- und niedrigdichte Regionen des Weltraums gereist ist, können wir davon ausgehen, dass (abhängig vom Gesamtverhältnis von Dichte zu Leerraum in allen durchquerten Regionen) unser Photon nach der Reise durchaus eine erhebliche Netto-Gravitations-Rotverschiebung oder -Blauverschiebung ansammeln könnte eine große Entfernung?
Der (späte) ISW wird durch die Entwicklung kosmischer Strukturen verursacht, wenn Photonen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds sie auf ihrem Weg zu unseren Detektoren durchqueren. Es kann eine Rotverschiebung oder Blauverschiebung in Bezug auf die Rotverschiebung verursachen, die für ein homogen expandierendes Universum vorhergesagt wird.
Etwas detaillierter: Wenn ein Photon in einen Potentialtopf "fällt", nehmen seine Frequenz und seine Energie zu. Aber wenn es den Potentialtopf verlässt, verliert es die gleiche Menge an Energie. Auf ähnliche Weise verliert ein Photon, wenn es eine „Leerstelle“ durchquert, Energie und gewinnt dann Energie.
Wenn das Universum jedoch dunkle Energie enthält (das ISW funktioniert nicht in einem flachen Universum, das nur Materie enthält) und sich ausdehnt, entwickeln sich die Strukturen, die die Photonen durchqueren, mit der kosmischen Zeit, sodass der Prozess asymmetrisch ist. Ein Potentialtopf wird durch die Ausdehnung etwas „ausgeschmiert“, und das Photon verliert beim Austritt nicht so viel Energie, wie es beim Eintritt gewonnen hat. Dasselbe gilt für eine Leere, aber umgekehrt.
Der Nettoeffekt sind kleine Blau- und Rotverschiebungen (in der Größenordnung von 1 Teil in 100.000 bei niedrigen Raumfrequenzen) in Bezug auf die Gesamtrotverschiebung, die Sie sowieso von der kosmischen Expansion eines homogenen Universums erwarten würden . Es wird erwartet, dass diese Verschiebungen mit den kosmischen Strukturen in der gleichen Sichtlinie korrelieren. Die ISW wurde (wenn auch mit geringer Signifikanz) in den letzten zehn Jahren durch Kreuzkorrelation von räumlichen CMB-Variationen mit Katalogen entdeckt, die die großräumige kosmische Struktur abbilden (z. B. Kataloge von Radiogalaxien mit hoher Rotverschiebung). Siehe Nishizawa (2014) für eine Übersicht.