Formação de Estruturas: Flutuações e o Modelo das Panquecas

No post anterior vimos que exitem 2 tipos de Matéria Escura – A Quente (HDM) e a Fria (CDM); e que a distribuição destas duas componentes da matéria escura depende da massa das partículas. Para HDM a massa deve ser muito menor que a temperatura do universo no momento do desacoplamento da partícula de massa. No caso da CDM, a massa terá de ser muito superior à temperatura do universo no momento do desacoplamento da partícula de massa.

Para um universo Euclideano dominado pela CDM, a massa terá de ser superior a 20GeV. O candidato terá de interagir fortemente com a matéria bariónica e com a radiação. Estes candidatos têm o nome de WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles).

A teoria da supersimetria (ou SUSY) prevê um bosão associado a cada fermião. A mais leve destas partículas deve ser estável. Este é o neutralino, uma mistura entre fotino e dois tipos de higgsinos neutros, entre os 20GeV e os 300GeV (Ellis, 1996).

Um outro tipo de WIMP é o axião, que surge para explicar a conservação de paridade e carga nas interacções fortes. A sua massa é de apenas 10^-5eV.

“A matéria bariónica está acoplada à radiação até ao momento da recombinação”. Não pode, assim, formar estruturas. A matéria não-bariónica só pode formar estruturas a partir do momento em que a densidade de matéria supera a densidade de radiação.

Tipos de Flutuações

As flutuações, “δ”, devem obedecer a determinadas relações:

– Não deverá haver um excesso de perturbações a pequena escala. Isto originaria uma grande população de buracos negros.

– Não deverá haver um excesso de perturbações a grande escala. Desta forma o universo seria extremamente heterogéneo.

Modelo Zel’dovich (ou das panquecas)

Proposto nos anos 70, este cenário propunha que estruturas de aproximadamente 10¹⁴M_ʘ colapsam a z=5. Este colapso dar-se-ía numa direcção preferencial devido à esfericidade imperfeita das estruturas. Este colapso forma um sistema bi-dimensional, de “panqueca”. Estruturas menores formam-se por fragmentação. Contudo o modelo não explicava a observação de quasares e galáxias em z>5 (6,2 para quasares, em 2005 e 5,7 para galáxias, em 2000).