Vũ trụ học & Thiên văn vật lý

Hình thành cấu trúc vũ trụ, thiên hà

Những dao động mật độ rất nhỏ trong vũ trụ sơ khai lớn dần dưới tác dụng của hấp dẫn; vật chất tối giúp tạo giếng hấp dẫn để khí tụ lại thành thiên hà.

Những dao động mật độ rất nhỏ trong vũ trụ sơ khai lớn dần dưới tác dụng của hấp dẫn; vật chất tối giúp tạo giếng hấp dẫn để khí tụ lại thành thiên hà.

Mô hình và quan sát

δ là độ tương phản mật độ. Hấp dẫn khuếch đại các vùng hơi đậm đặc hơn nền; khí thường nguội và rơi vào các halo vật chất tối, rồi hình thành sao.

Một nhiễu loạn có độ tương phản $\delta=(\rho-\bar\rho)/\bar\rho$ tăng trưởng tuyến tính khi $|\delta|\ll1$. Trong giai đoạn chi phối bởi vật chất, nhiễu loạn dưới chân trời tăng gần tỉ lệ với hệ số tỷ lệ $a$; khi $\delta$ đạt cỡ một, gần đúng tuyến tính hỏng và vùng quá đậm đặc sụp đổ thành halo. Halo phân cấp kết tụ, trong khi khí barion mất năng lượng qua bức xạ rồi tạo sao. Mô phỏng $N$-body theo dõi vật chất không va chạm, còn mô phỏng thủy động lực học phải thêm làm lạnh và phản hồi sao.

Dao động nhiệt độ CMB chỉ khoảng $10^{-5}$ cho biết biên độ ban đầu của các nhiễu loạn sơ khai; thấu kính hấp dẫn và khảo sát thiên hà kiểm tra cách chúng lớn lên về sau. Phổ công suất vật chất có đỉnh và các dao động âm học barion, nên khối lượng halo không phân bố ngẫu nhiên. So sánh cấu trúc quan sát với dự đoán kiểm tra đồng thời mô hình hấp dẫn, hạt vật chất tối và phản hồi từ sao, lỗ đen. Các sai khác quy mô nhỏ chưa tự động bác bỏ mô hình chuẩn: cần mô hình hóa thiên lệch chọn mẫu, khí và vật lý dưới lưới của mô phỏng.

Trắc nghiệm nhanh