Schéma evoluce vesmíru. Kredit: Institute of Statistical Mathematics.

Výzkum prvních okamžiků vesmíru je z pochopitelných důvodů velmi komplikovaný. Bylo to velice dávno, před dlouhými miliardami let. Vesmír byl tehdy úplně jiný, takže naše výzkumu jsou založené jenom na značně nepřímých důkazech. Ve hře jsou ale ještě další zajímavé možnosti.

Masato Shirasaki. Kredit: JPL Science.

Masato Shirasaki z National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) a jeho tým využili masivní výpočetní sílu superpočítače ATERUI II k simulování tisíců vesmírů. Společně s novými pozorováními posunuli naše poznání ohledně stále velmi záhadné a nejasné epizody kosmologické inflace, která zřejmě nafoukla vesmír, když byl starý sotva okamžik. Inflace, pokud skutečně proběhla, by měla vytvořit fluktuace v rozložení hmoty vesmíru, které pak následně ovlivnily rozložení galaxií ve vesmíru.

Detailní zmapování rozložení galaxií by tím pádem mělo vyjasnit, které modely inflace jsou reálné a které nikoliv. Problém je v tom, že rozložení galaxií mohou ovlivňovat i jiné procesy, než kosmologická inflace. Především jde o gravitací poháněný „růst“ kup galaxií, který může zastřít původní fluktuace rozložení hmoty ve vesmíru.

Superpočítač ATERUI II. Kredit: NAOJ.

Shirasaki a jeho kolegové to řešili přetočením kosmických hodin v superpočítačových simulacích. Současně v simulacích odstranili vliv gravitace velkých struktur ve vesmíru. Superpočítač ATERUI II, co pracuje pro NAOJ, je momentálně nejvýkonnějším superpočítačem světa, který se věnuje astrofyzikálním simulacím. Na tomto superpočítači stvořili 4000 vesmírů a simulovali jejich evoluci, včetně růstu struktur vlivem gravitace. Pak vyvinuli metodu, s jejíž pomocí otočili čas a zviditelnili původní fluktuace hmoty ve vesmíru, před působením gravitace rostoucích velkých struktur.

Jak říká Shirasaki, jejich metoda je velmi efektivní. Díky ní bude možné testovat modely s kosmologickou inflací, které budou založené na desetině objemu pozorování vesmíru, oproti dnešnímu stavu. Takže vlastně zkracuje potřebný pozorovací čas pro účely výzkumu kosmologické inflace, jako je například pozorování galaxií v projektu SuMIRE (Subaru Measurement of Images and Redshifts) na havajském teleskopu Subaru Telescope, který tam provozuje NAOJ.

Video: ATERUI II (ENG long ver.)

Literatura

NAOJ 16. 2. 2021.s

Physical Review D 103: 023506.