Суперкомпьютер поворачивает космические часы вспять

Сразу после того, как Вселенная возникла 13,8 миллиарда лет назад, она внезапно увеличилась в размере более чем в триллион раз менее чем за одну триллионную триллионной доли микросекунды; но никто не знает, как и почему. Эта внезапная "инфляция" — одна из самых важных загадок современной астрономии. Инфляция должна была вызвать первичные флуктуации плотности, которые повлияли бы на распределение галактик. Таким образом, составление карты распределения галактик может исключить модели инфляции, не соответствующие наблюдаемым данным.

Однако другие процессы, помимо инфляции, также влияют на распределение галактик, что затрудняет получение информации об инфляции непосредственно из наблюдений за крупномасштабной структурой Вселенной, космической паутиной, состоящей из бесчисленных галактик. В частности, рост групп галактик под действием гравитации может скрыть первичные флуктуации плотности.

Источник: Масато Ширасаки, NAOJ.

(1) Моделирование начинается с распределения галактик, основанного на первичных флуктуациях плотности, а (2) выполняет гравитационные многочастичные вычисления для эволюции к текущему распределению галактик. (3) Затем метод реконструкции используется для работы в обратном направлении к более раннему распределению галактик. (4) Наконец, реконструированные распределения галактик и начальные условия сравниваются. Это исследование показало, что статистические свойства реконструкций очень похожи на начальные условия.

Однако другие процессы, помимо инфляции, также влияют на распределение галактик, что затрудняет получение информации об инфляции непосредственно из наблюдений за крупномасштабной структурой Вселенной, космической паутиной, состоящей из бесчисленных галактик. В частности, рост групп галактик под действием гравитации может скрыть первичные флуктуации плотности.

Исследовательская группа во главе с Масато Ширасаки, доцентом NAOJ и Института статистической математики, подумала о применении "метода реконструкции", чтобы повернуть время вспять и устранить гравитационные эффекты в крупномасштабной структуре. Они использовали ATERUI II, самый быстрый суперкомпьютер в мире, предназначенный для моделирования астрономии, чтобы создать 4000 смоделированных вселенных и развить их за счет роста под действием гравитации. Затем они применили этот метод, чтобы увидеть, насколько хорошо он восстанавливает начальное состояние моделирования. Команда обнаружила, что их метод может исправить гравитационные эффекты и улучшить ограничения на первичные флуктуации плотности.

Исследователи обнаружили, что этот метод очень эффективен. Используя этот метод, они могут проверить теории инфляции примерно с одной десятой объема данных. Этот метод может сократить необходимое время наблюдений в предстоящих миссиях по исследованию галактик, таких как SuMIRe с помощью телескопа Subaru NAOJ.