宇宙学与天体物理学

宇宙结构与星系形成

早期宇宙中的微小密度涨落在引力作用下增长；暗物质形成引力势阱，使气体聚集并形成星系。

早期宇宙中的微小密度涨落在引力作用下增长；暗物质形成引力势阱，使气体聚集并形成星系。

模型与观测

δ是密度对比度。引力放大略高于平均密度的区域；气体冷却后落入暗物质晕并形成恒星。

密度对比度为 $\delta=(\rho-\bar\rho)/\bar\rho$ 的扰动在 $|\delta|\ll1$ 时线性增长。物质主导时期，视界内扰动近似随尺度因子 $a$ 增长；当 $\delta$ 达到约1，线性理论失效，过密区域塌缩为晕。暗物质晕逐级聚合，重子气体则通过辐射损失能量、冷却并形成恒星。$N$体模拟追踪无碰撞物质，流体力学模拟还须描述冷却和恒星反馈。

CMB温度起伏仅约 $10^{-5}$，却揭示了原初扰动的初始振幅；引力透镜和星系巡天检验其后续增长。物质功率谱含有转折和重子声学特征，因此晕质量并非随机分布。将观测结构与预测比较，可同时检验引力、暗物质候选和恒星、黑洞反馈。小尺度差异并不自动否定标准模型；须先评估选择偏差、气体物理及模拟中的亚网格处理。

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