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Concept
Fluctuation primordiale de densité
Résumé
En cosmologie, les fluctuations primordiales de densité sont les variations de densité qui furent présentes au commencement de l'histoire de l'univers à l'époque du Big Bang, et qui sont à l'origine de la structure de l'univers actuel. Dans le modèle de l'inflation cosmique, ces variations trouvent leur origine dans les fluctuations quantiques présentes durant l'ère de Planck. Elles ont grandi et sont devenues des fluctuations classiques par la suite en accompagnant l'expansion rapide qu'a connue l'univers à ce stade. Il est généralement admis que l'univers observable était en équilibre thermodynamique avant cette expansion et que sans ces fluctuations l'univers aurait été parfaitement homogène, et que les galaxies et les amas de galaxies ne se seraient pas formés.
Les observations du fond diffus cosmologique et du décalage vers le rouge sont utilisées pour mesurer la distribution passée et présente de la matière et du rayonnement. Grâce à ces observations, des caractéristiques importantes de ces fluctuations primordiales ont pu être mesurées et se sont trouvées en accord remarquable avec les prédictions faites par l'inflation cosmique. Par ailleurs ces mesures ont pu également permettre de déduire des contraintes fortes sur les paramètres cosmologiques fondamentaux.
Les fluctuations primordiales sont typiquement quantifiées par un spectre de l'intensité des variations en fonction des échelles spatiales. Au sein de ce formalisme, la densité de masse fractionnaire est définie par:
où est la densité de masse moyenne. Plusieurs modèles inflationnistes prédisent un comportement des fluctuations comme une fonction puissance de type
où est le nombre d'onde des fluctuations en Mpc−1 et pour lequel
Pour des fluctuations scalaires, est appelé index scalaire. Le modèle où correspond à l'invariant d'échelle des fluctuations.
Les fluctuations adiabatiques sont des variations de densité pour la matière ou l'énergie dans lesquelles les surdensités et les sous-densités fractionnaires sont égales.
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