原初扰动谱增强、星系形成与小尺度结构

标准结构形成图景在线性尺度上取得成功。然而在星系尺度上存在若干明显问题，例如低红移处的小尺度问题，以及近期涉及早期大质量星系与黑洞形成的问题。由于这些问题出现在复杂重子物理变得重要的尺度，相关未知因素常被认为系问题根源。但同样这些尺度也是原初谱相对不受约束之处，且存在多种修改方式。我们聚焦于由暴胀期间涨落模式穿越高能截断尺度所可能引发的一类修改。基本论证表明绝热演化无法改变近尺度不变性，因此我们讨论一种突然转变的相反极端的简单模型。数值计算与简单论证表明，就此处所考虑的参数而言，其预言比预期更具一般性，显著修改需要快速转变。我们依据粒子产生所施加的限制，考察了此种突然跳跃最简形式下的物质功率谱与晕质量函数的含义。我们表明，在当前非线性尺度上功率谱的增强与振荡可潜在地同时缓解早期结构形成的明显问题，且有些反直觉地，缓解低红移处如矮星系明显匮乏等问题。我们讨论了可观测地约束该图景及其参数的后果，包括暴胀哈勃尺度 $\lesssim 10^{-8} M_{\rm Pl}$，同时触及最大尺度上功率同时被修改的可能性。