![]() |
Астронет: "Физическая Энциклопедия"/Phys.Web.Ru Адиабатические флуктуации http://variable-stars.ru/db/msg/1172236 |
3.08.2001 0:00 | "Физическая Энциклопедия"/Phys.Web.Ru
Адиабатические флуктуации в космологии - один из возможных типов малых нарушений однородности Вселенной, привлекаемых для объяснения происхождения ее наблюдаемой структуры: галактик, а также групп, скоплений и сверхскоплений галактик. Адиабатические флуктуации присутствуют, вероятно, уже на самых ранних стадиях эволюции Вселенной - вблизи космологической сингулярности (см. Сингулярность космологическая). Они представляют собой неоднородности плотности и потенциальные возмущения скорости вещества, которые нарушают однородное и изотропное расширение Вселенной и, нарастая под действием сил тяготения, приводят к образованию гравитационно обособленных космических тел. Адиабатические флуктуации сохраняют удельную энтропию строго неизменной по пространству - отсюда их название (см. Адиабатический процесс). Постоянство удельной энтропии является, согласно современным теориям (см. Барионная асимметрия Вселенной), одним из важнейших свойств ранней Вселенной.
В ходе эволюции Вселенной мелкомасштабные адиабатические флуктуации испытывают
сильное затухание. В космологических моделях, в
которых предполагается,
что в настоящее время основной вклад в плотность вещества дают барионы,
это затухание происходит на стадии ионизованного водорода
и вызвано диссипативным взаимодействием водородно-гелиевой
плазмы с фотонами, заполняющими Вселенную.
Граничный
масштаб адиабатических флуктуаций, испытывающий затухание, если определять его
массой вовлеченных во флуктуацию барионов Md
зависит от атомных
констант и параметров рассматриваемой космологической модели (Хаббла
постоянной H0 и безразмерной
средней плотности
Вселенной ,
см. Космология). Значение Md
оценивается по аппроксимационной формуле
где - волновое
число, соответствующее масштабу затухания
в спектре адиабатических
флуктуаций,
- средняя плотность барионов,
- безразмерный параметр. Формула приближенно справедлива при 0,01<
<1.
В моделях Вселенной, где по своему вкладу
в массу доминируют слабовзаимодействующие частицы,
обладающие массой
покоя (например,
электронное нейтрино с предполагаемой массой
10-100 эВ и, возможно, нестабильное), затухание
мелкомасштабных адиабатических флуктуаций
вызвано эффектом перемешивания - аналог Ландау затухания - на стадии, когда слабовзаимодействующие
частицы были релятивистскими.
Граничный масштаб затухания
где
- т. н. планковская
масса. В случае электронных нейтрино
.
Информация об адиабатических флуктуациях, существовавших в эпоху
рекомбинации водорода (при , где z
- красное
смещение),
сохраняется в угловых флуктуациях температуры
микроволнового фонового излучения
. Поэтому данные наблюдений
величины
позволяют оценить верхние пределы
амплитуды адиабатических флуктуаций разных масштабов в эпоху рекомбинации. По-видимому,
амплитуда адиабатических
флуктуаций в масштабах
то время составляла
0,1%.




