Астрономы протестировали новый метод реконструкции состояния ранней Вселенной, применив его к 4000 смоделированным Вселенным при помощи суперкомпьютера ATERUI II Национальной астрономической обсерватории Японии. Они нашли, что этот метод совместно с новыми наблюдениями может помочь наложить более строгие ограничения на инфляцию, один из самых загадочных процессов в истории космоса. Этот метод поможет сократить продолжительность наблюдений, необходимых для того, чтобы определиться в пользу одной наиболее адекватной модели инфляции.

После рождения Вселенной примерно 13,8 миллиарда лет назад она резко увеличилась в размерах более чем в 1 триллион триллионов раз на протяжении менее чем одной триллионной триллионной доли микросекунды, но никто не знает, как или почему это произошло. Эта резкая инфляция является одной из важнейших проблем современной астрономии. Инфляция вызвала первичные флуктуации плотности, которые должны были оказать влияние на распределение галактик. Поэтому изучение распределения галактик может помочь исключить те модели инфляции, которые не соответствуют данным наблюдений.

Однако другие процессы, помимо инфляции, также могут оказывать влияние на распределение галактик, что затрудняет выделение влияния лишь одного фактора при анализе крупномасштабной структуры Вселенной. Поэтому составление карты распределения галактик может помочь исключить модели инфляции, которые не соответствуют данным наблюдений.

В новой работе команда исследователей под руководством Масато Ширасаки (Masato Shirasaki), ассистент-профессора из Национальной астрономической обсерватории Японии и Института математической статистики применила метод реконструкции, для того чтобы «развернуть» ход времени и исключить влияние гравитации на крупномасштабную структуру нашего мира. Они использовали суперкомпьютер ATERUI II, самый быстрый в мире суперкомпьютер, предназначенный для астрономического моделирования, чтобы воссоздать с его помощью 4000 вариантов Вселенной и наблюдать их эволюцию. Затем была выполнена оценка того, насколько хорошо он реконструировал начальное состояние в сеансе моделирования. Команда нашла, что предлагаемый метод способен устранить эффекты гравитации и повысить точность ограничений, накладываемых на флуктуации плотности первичного вещества.

«Мы нашли, что этот метод очень эффективен, — говорит Ширасаки. – Используя наш метод, мы можем проверить разные теории инфляции, используя в 10 раз меньшее количество данных. Метод может сократить продолжительность наблюдений, требуемых в ходе предстоящих миссий по обзору галактик, таких как миссия SuMIRe, для которой будет использован телескоп «Субару» Национальной астрономической обсерватории Японии.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.