La description complète d'une distribution de N objets est donnée par la connaissance des fonctions de corrélation à n points , pour tous les n. Les observations nous disent que la fonction de corrélation à deux points des galaxies est une loi de puissance de pente . Groth et Peebles (1977) ont calculé la fonction de corrélation à trois points des galaxies du catalogue de Zwicky, et ont trouvé la relation
où , et une relation analogue a été trouvé pour la fonction de corrélation à quatre points (Sharp, Bonometto, Lucchin, 1984). Ces résultats ont suggeré une généralisation à tous les ordres (Fry 1984, 1986; Schaeffer 1984, 1987): on suppose donc que les fonctions de corrélation à N points peuvent être decomposées en un produit de N-1 fonctions de corrélation à deux points.
La formulation la plus générale a été donneé par Balian & Schaeffer (1989a), qui ont défini les modèles invariants d'échelle: ces modèles reproduisent bien les observations. Ils sont définis par la relation:
Les vieux modèles factorisés, du type de ceux de Fry (1984) ou Schaeffer (1984) sont des cas particuliers de ces modèles.
Pour une distribution poissonienne on a évidemment
et l'on peut écrire pour une distribution en général
Les modèles à invariance d'échelle impliquent que doit dépendre seulement de la variable , définie comme
où
On peut aussi écrire les fluctuations des comptages en fonction de :
Donc ne dépend pas séparemment du volume V, ou de la densité n, ou des corrélations.
En plus, Balian & Schaeffer (1989a) ont trouvé que, pour valeurs de plus grandes que l'unité, on doit avoir un comportement asymptotique en loi de puissance de : .
Les données pour les galaxies montrent cette loi: par exemple, analysant le catalogue SSRS (da Costa et al., 1988) Maurogordato, Schaeffer et da Costa (1992) ont trouvé et , et il y a des indications que les amas aussi suivent la même loi (Cappi & Maurogordato, 1991; voir chapitre 6).
L'échelle à laquelle joue un rôle important. Dans le cas d'une distribution non-corrélée, correspond à la distance inter-particule moyenne. Naturellement, le discours peut être géneralisé aux comptages, c'est à dire à la probabilité de trouver N objets dans un volume donné. Si la probabilité de vides donne une information globale sur les fonctions de corrélations à tous les ordres, les probabilités de trouver N objets dans un volume V donnerons une information complète sur notre distribution. Dans notre cas, l'hypothèse d'invariance d'échelle nous permet, comme pour la , de faire des prévisions sur le comportement des .
Une autre échelle importante est la clustering length , où . correspond physiquement à la distance intergalactique typique dans un amas, et constitue une mesure des propriétés locales de la distribution de galaxies. Pour ce fait, ne peut pas dépendre de la profondeur de l'échantillon, contrairement à la longueur de corrélation .
Dans le régime non-linéaire, Balian & Schaeffer (1989a) ont montré qu'aux petites échelles () et , est une mesure de l'amplitude de la fonction de corrélation d'ordre N. A des échelles plus grandes, on a
avec une coupure inférieure pour () et une coupure supérieure pour .
Dans les deux régions extrèmes on a des loi d'échelle.
Pour , la loi est de la forme
et pour , , , il y a la relation
c'est à dire que les dépendent dans les deux cas respectivement de et , et ils ne dépendent pas séparémment de N ou R. Ceci découle de la relation ().