等离子体对宇宙大尺度结构形成的抑制

我们指出，在宇宙历史的再电离时期，普通物质间的等离子体集体效应会抑制大尺度结构的形成。有限温度下的非完美德拜屏蔽会诱导残余的长程静电势，该势与重子热压共同作用，将对抗引力坍缩。结果是，有效金斯长度 $\tilde{\lambda}_J$ 相对于传统值增加了一个因子，即 $\tilde{\lambda}_J/\lambda_J=\sqrt{8/5}$。对于小于有效金斯尺度的尺度，等离子体将以离子声波频率振荡。受此效应影响的模式取决于再电离的起始时间和初始温度，但大致位于 $0.5 h{\rm Mpc}^{-1}< k$ 范围内，这对应于来自星系际介质的莱曼-$\alpha$ 森林区域。我们预测，在密度对比度增长的线性机制下，等离子体对物质功率谱的抑制将趋近于 $1-(\Omega_{dm}/\Omega_m)^2\sim 1-(5/6)^2\sim 30$。