Ein schematisches Diagramm der Entwicklung des Universums von der Inflation (links) bis zur Gegenwart (rechts).
Ich habe es mit einem Supercomputer auf 4000 simulierte Universen angewendet ATERUI II am National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).
Sie fanden heraus, dass diese Methode zusammen mit neuen Beobachtungen die Inflation besser einschränken kann (Inflation ist die hypothetische extrem schnelle Expansion des frühen Universums um mindestens 1078 Zeiten, verursacht durch den Unterdruck der Vakuumenergiedichte des Inflationsfeldes), eines der mysteriösesten Ereignisse in der Geschichte des Universums. Diese Methode kann die Beobachtungszeit reduzieren, die benötigt wird, um zwischen verschiedenen Inflationstheorien zu unterscheiden.
Unmittelbar nach Beginn des Universums vor 13,8 Milliarden Jahren vergrößerte es sich plötzlich um mehr als 1 Billion Billionen Mal in weniger als einem Billionstel Billionstel Mikrosekunde, aber niemand weiß, wie oder warum. Diese plötzliche Inflation ist eines der wichtigsten Geheimnisse der modernen Astronomie. Die Inflation hätte primordiale Dichteschwankungen verursachen sollen, die die Verteilung der Galaxienentwicklung beeinflusst hätten. Daher kann die Erstellung einer Galaxienverteilungskarte Inflationsmodelle ausschließen, die nicht mit den beobachteten Daten übereinstimmen.
Allerdings wirken sich neben der Inflation auch andere Prozesse auf die Verteilung von Galaxien aus, was es schwierig macht, Informationen über die Inflation direkt aus Beobachtungen der großräumigen Struktur des Universums, dem kosmischen Netz aus unzähligen Galaxien, zu gewinnen. Insbesondere das Wachstum von Galaxiengruppen unter dem Einfluss der Schwerkraft kann die primordialen Dichteschwankungen kaschieren.
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Ein Forschungsteam unter der Leitung von Masato Shirasaki, außerordentlicher Professor am NAOJ und am Institute for Statistical Mathematics, wandte eine Rekonstruktionsmethode an, um die Zeit zurückzudrehen und Gravitationseffekte in der großräumigen Struktur zu beseitigen. Sie verwendeten ATERUI II, den weltweit schnellsten Supercomputer, der für Astronomie-Simulationen entwickelt wurde, um 4000 simulierte Universen zu erschaffen und sie durch Gravitationswachstum weiterzuentwickeln. Anschließend wandten sie diese Methode an, um zu sehen, wie gut sie den Anfangszustand der Simulation wiederherstellte. Das Team fand heraus, dass ihre Methode Gravitationseffekte korrigieren und die Beschränkungen für primordiale Dichteschwankungen verbessern kann.
„Wir fanden diese Methode sehr effektiv“, sagt Shirasaki. „Mit dieser Methode können wir Inflationstheorien mit etwa einem Zehntel der Datenmenge testen. Diese Methode könnte die erforderliche Beobachtungszeit bei zukünftigen Galaxiendurchmusterungsmissionen wie SuMIRe mit dem Subaru-NAOJ-Teleskop verkürzen."
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