In den allerersten Momenten des Urknalls erlebte das Universum eine Phase schneller Expansion, die als Inflation bekannt ist. Dieses Ereignis pflanzte die Saat, die schließlich zu Galaxien und Haufen werden würde. Und jetzt kann uns eine aktuelle Reihe von Simulationen zeigen, wie diese Verbindung funktioniert.
Als unser Universum weniger als eine Sekunde alt war, wuchs es in weniger als einem Billionstel einer Billionstel Mikrosekunde um mehr als eine Billion, Billion Mal an Größe. Dieses bahnbrechende Ereignis, bekannt als Inflation , ist der modernen Physik weitgehend ein Rätsel. Abgesehen davon, dass wir ziemlich sicher sind, dass es passiert ist, wissen wir nicht, was es ausgelöst hat, was es so lange gehalten hat oder wie es endete.
Aber die Auswirkungen der Inflation sind bis heute, mehr als 13 Milliarden Jahre später, sichtbar. Das liegt daran, dass die Inflation mikroskopische Quantenfluktuationen in etwas Größeres verwandelt hat. Im Laufe der Zeit wurden diese winzigen Dichteunterschiede immer größer und wurden schließlich zum Ausgangspunkt für Sterne, Galaxien und die größte Strukturen im Universum .
Wenn wir also die Anordnung der Galaxien im Universum kartieren, können wir den Fingerabdruck der Inflation sehen. Aber die Verbindung moderner Karten mit dieser frühen Epoche ist eine schwierige Aufgabe, wegen der unglaublichen Zeit und all der komplizierten Physik (ohne Bezug zur Inflation selbst), die in dieser Zeit eingegriffen hat. Am wichtigsten ist, dass die Gravitationswechselwirkungen zwischen Galaxien einen Großteil der ursprünglichen Prägung der Inflation verschleiert haben.
Um dies zu lösen, verwendeten Wissenschaftler den Supercomputer ATERUI II am National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), um eine Reihe komplexer Computersimulationen durchführen . Diese Simulationen versuchten, den Inflationsprozess zu rekonstruieren, indem sie im Wesentlichen die Entwicklung der Galaxien „rückspulen“.
Wenn Sie wissen, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit bewegen, können Sie dieses Wissen nutzen, um zu erraten, wo sie sich in der Vergangenheit befanden. Dieser Prozess löscht einige der Wechselwirkungen aus, die die Auswirkungen der ursprünglichen Inflation verschleiert haben.
Die Forscher erstellten 4.000 simulierte Universen und verglichen sie mit Galaxiendurchmusterungen. Sie könnten dann das Inflationsmodell auswählen, das die Daten am besten erklärt. Diese Methode ist natürlich nicht perfekt, aber mächtig.
„Wir haben festgestellt, dass diese Methode sehr effektiv ist“, sagte Teamleiter Masato Shirasaki, Assistenzprofessor am NAOJ und dem Institut für Statistische Mathematik. „Mit dieser Methode können wir die Inflationstheorien mit etwa einem Zehntel der Datenmenge verifizieren. Diese Methode kann die erforderliche Beobachtungszeit bei bevorstehenden Galaxienvermessungsmissionen wie SuMIRe des Subaru-Teleskops des NAOJ verkürzen.“
