導入
| 年表 宇宙論の標準模型 |
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構造の形成は、高密度で高温、そして何よりもほぼ均一な状態から現在の空で観察できる構造の発生の原始的なプロセスです。均質で一様な構造から非常に多様な構造へのこの移行を理解することは、宇宙論の基本的な問題です。
一般的な
現在のモデルによれば、観測可能な宇宙の構造は次の段階で形成されました。
- 生まれたばかりの宇宙: この段階では、宇宙のインフレーションなどのメカニズムが、均一性、等方性、曲率の欠如といった宇宙の初期条件の原因となっています。
- 原始プラズマ: 宇宙はこの段階の大部分において放射線によって支配されており、自由運動のため、構造は重力によって増幅することができません。それにもかかわらず、原始元素と 宇宙マイクロ波背景放射の放出を生み出す原始元素合成という重要な発展が起こります。宇宙マイクロ波背景放射の異方性の詳細な構造もこの段階で作成されます。
- 構造の線形成長:物質、特に冷たい暗黒物質が優勢になると、宇宙の重力崩壊が始まり、宇宙のインフレーションエピソード後に残る弱い均質性欠陥が増幅され、物質が高密度領域に向かって落下し、物質の希少性が強調される可能性があります。当初希薄化した地域では。この段階では、密度の不均一性は単純な線形微分方程式で記述されます。
- 構造の非線形成長: すでに高密度の領域の密度が増加するにつれて、密度の不均一性を説明する線形近似はもはや有効ではなくなり始めます (隣接する粒子は最終的にはコースティクスに応じて交差し始める可能性があります)。ニュートンの重力理論の理論が必要になります。一般相対性理論によって引き起こされる宇宙の背景膨張に加えて、これらの比較的小さなスケールでの進化は、通常、ニュートン理論によってよく近似されます。銀河団や銀河ハローなどの構造が形成され始めるのはこの段階です。しかし、この体制では、弱い相互作用しかないと考えられている暗黒物質が支配的な役割を果たしているため、重力のみが重要である。
- 胃物理学的進化: 進化の最終段階は、銀河や星のようにバリオン物質が高密度に凝集する構造の進化において電磁力が重要になるときに起こります。活動銀河核やクエーサーなどの場合には、ニュートン理論が適切に機能しなくなり、一般相対性理論が重要になります。それはその複雑さからガストロ物理学と呼ばれます。重力、磁気流体力学、核反応など、さまざまな複雑な効果を考慮する必要があります。
これらの最後の 3 つの段階は、規模に応じて異なるタイミングで発生します。宇宙の最大スケールは依然として線形理論によって十分に近似されていますが、銀河団や超銀河団、および銀河内に存在する多数の現象は、あらゆる力を考慮した微妙なアプローチを使用してモデル化する必要があります。これは構造の階層的形成と呼ばれます。最初は最小の重力結合構造、つまりクェーサーと銀河、次に銀河群と銀河団、そして銀河の超銀河団です。宇宙には暗黒エネルギーが存在するため、宇宙ではより高いスケールの構造は形成できないと考えられています。
