M4 Formação de Estruturas

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O elemento central deste modelo é a perturbação de densidade que cresce e se transforma em uma estrutura. Essa perturbação cresce devido à instabilidade gravitacional: enquanto permanece pequena, seu crescimento ocorre em um regime linear, no qual a perturbação aumenta em proporção direta ao fator de escala do próprio universo, durante a era dominada pela matéria.

Mas assim que a amplitude dessa perturbação se torna comparável à densidade média ao seu redor, ela deixa de seguir esse crescimento linear suave e colapsa de forma não linear, formando um halo virializado: esse limiar causa uma mudança abrupta no regime, passando de um crescimento gradual para um colapso violento.

Mesmo antes do início desse crescimento, a função de transferência captura como o horizonte sonoro e o livre movimento das próprias partículas de matéria escura distorcem o espectro inicial de perturbações, de modo que essa distorção inicial também torna a forma final da estrutura dependente dessa física anterior ao seu próprio crescimento.

A amplitude dessas flutuações, medida em uma escala de referência fixa, é atualmente uma das grandezas mais criticamente deformadas entre o valor previsto pela radiação cósmica de fundo em micro-ondas e o valor medido diretamente por lentes gravitacionais fracas. Essa discrepância faz com que a própria amplitude das flutuações seja mais um testemunho da tensão que o Modelo Padrão está experimentando. Assim, desde a perturbação de densidade com a qual este artigo começa até a tensão na amplitude das flutuações com a qual ele termina, abrangendo seu crescimento linear, seu colapso não linear em um halo virializado e a deformação inicial imposta pela função de transferência, a perturbação de densidade faz com que uma minúscula diferença no universo primordial se torne, em última análise, toda a estrutura observada hoje, e uma das questões ainda em aberto sobre essa mesma estrutura.

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