Ο στόχος είναι να ζωγραφίσει μια εικόνα του άμεσου επακόλουθου του Big Bang, όταν το παρατηρήσιμο σύμπαν επεκτάθηκε ξαφνικά 1 τρισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια φορές σε μέγεθος στην ελάχιστη σχάρα ενός μικροδευτερολέπτου. Εφαρμόζοντας τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για τις προσομοιώσεις σε πραγματικές παρατηρήσεις του σύμπαντος σήμερα, οι ερευνητές ελπίζουν να καταλήξουν σε μια ακριβή κατανόηση του πώς φαινόταν αυτή η πληθωριστική περίοδος.
«Προσπαθούμε να κάνουμε κάτι σαν να μαντέψουμε μια φωτογραφία μωρού του σύμπαντός μας από την τελευταία εικόνα», έγραψε ο επικεφαλής της μελέτης Masato Shirasaki, κοσμολόγος στο Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας (NAOJ).
Ανώτατο σύμπαν
Το σημερινό σύμπαν παρουσιάζει διακυμάνσεις στην πυκνότητα, με μερικά μπαλώματα πλούσια σε γαλαξίες και άλλα σχετικά άγονα. Μια υποσχόμενη υπόθεση για αυτήν την άνιση κατανομή της ορατής ύλης είναι ότι, τη στιγμή του Big Bang, υπήρχαν ήδη κβαντικές διακυμάνσεις ή τυχαίες, προσωρινές αλλαγές στην ενέργεια, στο μικροσκοπικό, αρχέγονο σύμπαν, δήλωσε ο Shirasaki.
Όταν το σύμπαν επεκτάθηκε, αυτές οι διακυμάνσεις θα είχαν επεκταθεί επίσης, με πυκνότερα σημεία που εκτείνονται σε περιοχές μεγαλύτερης πυκνότητας από το περιβάλλον τους. Οι βαρυτικές δυνάμεις θα είχαν αλληλεπιδράσει με αυτά τα τεντωμένα νήματα, προκαλώντας τους γαλαξίες να συσσωρεύονται κατά μήκος αυτών.
Όμως οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις είναι περίπλοκες, οπότε προσπαθούμε να ανατρέψουμε αυτήν την πληθωριστική περίοδο για να καταλάβουμε πώς θα φανεί το σύμπαν προτού να είναι πολύ δύσκολο. Οι κοσμολόγοι πρέπει ουσιαστικά να αφαιρέσουν τις βαρυτικές διακυμάνσεις από την εξίσωση.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μέθοδο ανασυγκρότησης για να κάνουν ακριβώς αυτό. Για να μάθουν αν η ανοικοδόμηση ήταν ακριβής, χρειάστηκαν κάποιον τρόπο για να το δοκιμάσουν. Έτσι χρησιμοποίησαν τον υπερυπολογιστή του NAOJ ATERUI II για να δημιουργήσουν 4.000 εκδόσεις του σύμπαντος, όλες με ελαφρώς διαφορετικές διακυμάνσεις αρχικής πυκνότητας. Οι ερευνητές επέτρεψαν σε αυτά τα εικονικά σύμπαντα να υποστούν τις δικές τους εικονικές διογκώσεις και στη συνέχεια εφάρμοσαν τη μέθοδο ανοικοδόμησης σε αυτά, για να δουν αν θα μπορούσε να τα επαναφέρει στα αρχικά σημεία εκκίνησης.
Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στις 4 Ιανουαρίου στο περιοδικό Physical Review D, ήταν πολλά υποσχόμενα.
“Βρίσκουμε ότι μια μέθοδος ανασυγκρότησης μπορεί να μειώσει τα βαρυτικά αποτελέσματα στις παρατηρούμενες γαλαξιακές κατανομές, επιτρέποντάς μας να εξαγάγουμε τις πληροφορίες των αρχικών συνθηκών του σύμπαντός μας με αποτελεσματικό τρόπο”, δήλωσε ο Shirasaki.
Η ανακατασκευή έχει εφαρμοστεί σε δεδομένα γαλαξιών πραγματικού κόσμου πριν, πρόσθεσε, αλλά η νέα μελέτη δείχνει ότι μπορεί να λειτουργήσει και για την περίοδο πληθωρισμού του σύμπαντος. Το επόμενο βήμα, είπε ο Shirasaki, είναι η εφαρμογή της ανασυγκρότησης σε πραγματικές παρατηρήσεις του κοσμικού ιστού. Αυτές οι παρατηρήσεις έχουν ήδη γίνει από ένα τηλεσκόπιο στο Νέο Μεξικό στο πλαίσιο της έρευνας Sloan Digital Sky.