Contraste de densité

En astronomie extragalactique et en cosmologie, le contraste de densité est un paramètre utilisé dans l'étude de la formation des grandes structures pour indiquer où il existe des surcharges locales de densité de matière. Il est noté :

${\displaystyle \Delta ={\frac {\partial \varrho }{\varrho }}}$

Le contraste de densité^[1],[2] est défini par^[2],[3],[4] :

${\displaystyle \delta ={\frac {\rho -{\bar {\rho }}}{\bar {\rho }}}={\frac {\Delta \rho }{\bar {\rho }}}={\frac {\rho }{\bar {\rho }}}-1}$,

où^[1],[5] :

• ${\displaystyle {\bar {\rho }}={\bar {\rho }}(t)}$ est la masse volumique moyenne de l'Univers, supposée constante,
• ${\displaystyle \rho =\rho ({\vec {x}},t)}$ est la masse volumique locale à une position ${\displaystyle x}$ et un instant ${\displaystyle t}$,

avec^[6] :

• ${\displaystyle \Delta \rho =\Delta \rho ({\vec {x}},t)=\rho ({\vec {x}},t)-{\bar {\rho }}(t)}$,

et où^[3],[4] :

• ${\displaystyle \delta =\delta ({\vec {x}},t)}$ est le contraste de densité à la position ${\displaystyle x}$ et à l'instant ${\displaystyle t}$ considérés.

Ainsi défini, le contraste de densité est un nombre sans dimension^[7] qui exprime l'écart relatif à la moyenne^[1].

On pense qu'après la phase fulgurante de l'inflation, bien que l'Univers fût essentiellement uniforme, la densité de quelques régions ait pu marquer une très légère sur-densité (de l'ordre d'un millième de milliardième). L'horizon des distances s'élargissant, la masse le composant et en liaison causale (c'est-à-dire liées gravitationnellement) ont augmenté jusqu'à atteindre la masse de Jeans et a commencé à s'effondrer, ce qui a permis la formation des galaxies, des amas de galaxies, des superamas et des filaments de galaxies^[8].

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « density contrast » (voir la liste des auteurs).

• [Ellis et van Elst 1999] (en) George F. R. Ellis et Henk van Elst, « Cosmological models », dans Marc Lachièze-Rey (éd. et préf.), Theoretical and observational cosmology, Dordrecht, Boston et Londres, Kluwer Academic, coll. « NATO science series / general sub-series C : mathematical and physical sciences » (n^o 541), septembre 1999, 1^re éd., XXII-396 p., 15,6 × 23,4 cm (ISBN 0-7923-5945-3 et 0-7923-5946-1, EAN 9780792359456, OCLC 495476184, BNF 37323636, DOI 10.1007/978-94-011-4455-1, Bibcode 1999ASIC..541.....L, S2CID 118387874, SUDOC 070591814, présentation en ligne, lire en ligne), chap. 1^er, p. 1-116.
• [Peeble 2022] P. James E. Peebles (trad. de l'anglais par Pierre Fleury, Julien Larena et Cyril Pitrou), Cosmologie moderne : origine, nature et évolution de l'Univers : épopée de l'infiniment grand [« Cosmology's century : an inside history of our modern understanding of the Universe »], Malakoff, Dunod, hors coll., septembre 2022, 1^re éd., 385-VIII p., 17,5 × 25 cm (ISBN 978-2-10-082994-1, EAN 9782100829941, OCLC 1346254168, BNF 47122391, SUDOC 264437608, présentation en ligne, lire en ligne).
• [Schneider 2014] (en) Peter Schneider, Extragalactic astronomy and cosmology : an Introduction, Berlin et Heidelberg, Springer, hors coll., novembre 2014 (réimpr. août 2016), 2^e éd. (1^re éd. octobre 2006), 626 p., 21,9 × 28,4 cm (ISBN 978-3-642-54082-0 et 978-3-662-50060-6, EAN 9783642540820, OCLC 897509940, DOI 10.1007/978-3-642-54083-7, Bibcode 2015eaci.book.....S, SUDOC 182288838, présentation en ligne, lire en ligne).
• [Taillet 2021] Richard Taillet, « Matière noire », dans Richard Taillet (dir.), L'Univers jeune : cosmologie primordiale, Londres, ISTE, coll. « Encyclopédie / sciences / Univers / cosmologie et relativité générale », septembre 2021, 1^re éd., VIII-350 p., 15 × 23 cm (ISBN 978-1-78948-032-0, EAN 9781789480320, OCLC 1280457061, BNF 47060200, SUDOC 258148616, présentation en ligne), chap. 4, p. 267-344.

• Spectre de Harrison-Zel'dovich
• Inflation cosmique

• [Thiébaut 2009] Jérôme Thiébaut, « Spectre de puissance », détermination du spectre de puissance du champ de densité de l'Univers par décomposition en série de Fourier (exercice), L'astronomie dans l'apprentissage des mathématiques, observatoire de Paris et université Lille-I (sciences et technologies), juin 2009 (présentation en ligne).
• [Thiébaut 2010] Jérôme Thiébaut, « Perturbations linéaires », détermination de l'équation d'évolution du champ de densité de l'Univers par la méthode des perturbations linéaires. (exercice), L'astronomie dans l'apprentissage des mathématiques, observatoire de Paris et université Lille-I (sciences et technologies), juillet 2010 (présentation en ligne).

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