Космологи пытаются перемотать назад в первый момент после Большого взрыва, моделируя 4000 версий Вселенной на огромном суперкомпьютере.
Цель состоит в том, чтобы нарисовать картину непосредственных последствий Большого взрыва, когда наблюдаемая Вселенная внезапно увеличилась в размере в 1 триллион триллионов раз за малейшую долю микросекунды. Применяя метод, используемый для моделирования, к реальным наблюдениям за сегодняшней Вселенной, исследователи надеются прийти к точному пониманию того, как выглядел этот инфляционный период.
«Мы пытаемся угадать детскую фотографию нашей Вселенной по последней фотографии», — написал в электронном письме Live Science руководитель исследования Масато Ширасаки, космолог Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ).
Сегодняшняя Вселенная демонстрирует различия в плотности: одни участки богаты галактиками, а другие относительно пусты. По словам Ширасаки, одна многообещающая гипотеза такого неравномерного распределения видимой материи заключается в том, что во время Большого взрыва уже существовали квантовые флуктуации или случайные временные изменения энергии в крошечной изначальной Вселенной.
Когда Вселенная расширилась, эти флуктуации тоже расширились, и более плотные точки простирались в области с большей плотностью, чем их окружение. Гравитационные силы взаимодействовали бы с этими вытянутыми волокнами, заставляя галактики сгущаться вдоль них.
Но гравитационные взаимодействия сложны, поэтому попытаться перемотать этот инфляционный период, чтобы понять, как Вселенная выглядела бы раньше, очень сложно. Космологам необходимо исключить из уравнения гравитационные флуктуации.
Для этого исследователи разработали метод реконструкции. Однако, чтобы узнать, точна ли реконструкция, им нужен был способ ее проверить. Поэтому они использовали суперкомпьютер NAOJ ATERUI II для создания 4000 версий Вселенной, все с немного разными начальными флуктуациями плотности. Исследователи позволили этим виртуальным вселенным претерпеть собственные виртуальные инфляции, а затем применили к ним метод реконструкции, чтобы посмотреть, сможет ли он вернуть их в исходные исходные точки.
Результаты, опубликованные 4 января в журнале Physical Review D , были многообещающими.
«Мы обнаружили, что метод реконструкции может уменьшить гравитационные эффекты на наблюдаемое распределение галактик, что позволяет нам эффективно извлекать информацию о начальных условиях нашей Вселенной», — сказал Ширасаки.
Реконструкция уже применялась к реальным данным о галактике, добавил он, но новое исследование показывает, что она может работать и на период инфляции Вселенной. Следующим шагом, по словам Ширасаки, будет применение реконструкции к реальным наблюдениям за космической паутиной. Эти наблюдения уже были сделаны телескопом в Нью-Мексико в рамках программы Sloan Digital Sky Survey.