Крупномасштабная структура Вселенной

В самых больших масштабах галактики образуют обширную космическую сеть из нитей, скоплений и пустот, статистика которых кодирует содержание и историю Вселенной.

Definition

Крупномасштабная структура Вселенной — это пространственное распределение галактик и материи в масштабах от миллионов до миллиардов световых лет, организованное в космическую сеть и статистически характеризуемое корреляционной функцией галактик и спектром мощности, включая масштаб барионных акустических осцилляций.

Scope

Эта тема охватывает наблюдаемое крупномасштабное распределение галактик, космическую сеть скоплений, нитей, стенок и пустот, статистические инструменты, такие как двухточечная корреляционная функция и спектр мощности, используемые для количественной оценки кластеризации, особенность барионных акустических осцилляций, служащую стандартной линейкой, и обзоры красных смещений галактик, которые ее картируют.

Core questions

• Как распределены галактики в самых больших масштабах?
• Как статистически количественно оценить кластеризацию?
• Что такое барионные акустические осцилляции и почему они полезны?

Key concepts

• Космическая сеть
• Нити и пустоты
• Двухточечная корреляционная функция
• Спектр мощности материи
• Барионные акустические осцилляции
• Стандартная линейка
• Обзор красных смещений галактик

Key theories

Космическая сеть

Гравитационный рост из гауссовых начальных условий порождает сеть плотных скоплений, соединенных нитями и листами, окружающими большие пустые пустоты, — картина, подтвержденная обзорами галактик.

Барионные акустические осцилляции

Звуковые волны в ранней плазме оставляют предпочтительное разделение в кластеризации галактик, барионный акустический масштаб, который действует как стандартная линейка для измерения космических расстояний и истории расширения.

Mechanisms

Обзоры красных смещений галактик картируют трехмерные положения, а кластеризация суммируется корреляционной функцией и спектром мощности; отпечатанный барионный акустический масштаб проявляется как пик в корреляционной функции, и сравнение его наблюдаемого размера на разных красных смещениях с его известной физической длиной позволяет измерять расстояния и историю расширения.

Clinical relevance

Крупномасштабная структура является одним из наиболее мощных космологических зондов: форма спектра мощности ограничивает содержание материи и массы нейтрино, барионный акустический масштаб обеспечивает точные измерения расстояний, которые исследуют темную энергию, а общая картина проверяет гауссовы, масштабно-инвариантные начальные условия, предсказанные инфляцией.

History

Ранние обзоры в 1980-х годах выявили космическую сеть нитей и пустот; крупные обзоры красных смещений, такие как Слоановский цифровой небесный обзор, картировали миллионы галактик, обнаружив особенность барионных акустических осцилляций в 2005 году и утвердив крупномасштабную структуру как точный космологический инструмент.

Debates

Смещение галактик и моделирование

Галактики отслеживают лежащую в основе темную материю только со смещением, которое необходимо моделировать для извлечения космологии из кластеризации, и точное обращение с этим смещением и нелинейными масштабами является постоянной проблемой для точных анализов.

Key figures

• James Peebles
• Margaret Geller
• John Huchra
• Daniel Eisenstein
• Yakov Zeldovich

Seminal works

• peebles1980
• eisenstein2005

Frequently asked questions

Что такое космическая сеть?

Это крупномасштабное расположение материи в сеть плотных скоплений, связанных нитями и листами, окружающими обширные почти пустые пустоты; эта структура возникла в результате усиления гравитацией крошечных начальных вариаций плотности Вселенной.

Почему барионные акустические осцилляции называют стандартной линейкой?

Звуковые волны в ранней Вселенной отпечатали известную характерную длину в распределении материи; поскольку мы знаем ее истинный размер, измерение ее кажущегося размера на различных расстояниях позволяет астрономам с высокой точностью определять космические расстояния и историю расширения.