Astronomen hebben een methode getest om de toestand van het vroege heelal te reconstrueren door deze toe te passen op 4000 gesimuleerde universums met behulp van de ATERUI II-supercomputer van de National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Ze ontdekten dat samen met nieuwe waarnemingen, de methode kan de inflatie beter beperken, een van de meest raadselachtige gebeurtenissen in de geschiedenis van het universum. De methode kan de observatietijd verkorten die nodig is om onderscheid te maken tussen verschillende inflatietheorieën.

Net nadat het heelal 13,8 miljard jaar geleden ontstond, het is plotseling meer dan 1 biljoen biljoen keer groter geworden in minder dan een biljoenste van een biljoenste van een microseconde, maar niemand weet hoe of waarom. Deze plotselinge inflatie is een van de belangrijkste mysteries in de moderne astronomie. Inflatie zou oerdichtheidsfluctuaties hebben veroorzaakt die de verspreiding van de ontwikkeling van sterrenstelsels zouden hebben beïnvloed. Dus, Het in kaart brengen van de verdeling van sterrenstelsels kan modellen voor inflatie uitsluiten die niet overeenkomen met de waargenomen gegevens.

Echter, andere processen dan inflatie hebben ook invloed op de distributie van sterrenstelsels, waardoor het moeilijk wordt om informatie over inflatie rechtstreeks af te leiden uit waarnemingen van de grootschalige structuur van het heelal, het kosmische web dat talloze sterrenstelsels omvat. Vooral, de door de zwaartekracht aangedreven groei van groepen sterrenstelsels kan de oerdichtheidsfluctuaties verdoezelen.

Een onderzoeksteam onder leiding van Masato Shirasaki, een assistent-professor aan de NAOJ en het Institute of Statistical Mathematics, een reconstructiemethode toegepast om de klok terug te draaien en zwaartekrachteffecten uit de grootschalige structuur te verwijderen. Ze gebruikten ATERUI II, 's werelds snelste supercomputer gewijd aan astronomiesimulaties, om 4000 gesimuleerde universums te creëren en ze te laten evolueren door zwaartekrachtgedreven groei. Vervolgens pasten ze deze methode toe om te zien hoe goed de startstatus van de simulaties werd gereconstrueerd. Het team ontdekte dat hun methode de zwaartekrachtseffecten kan corrigeren en de beperkingen op primordiale dichtheidsfluctuaties kan verbeteren.

"We ontdekten dat deze methode zeer effectief is, " zegt Shirasaki. "Met deze methode, we kunnen inflatietheorieën verifiëren met ongeveer een tiende van de hoeveelheid gegevens. Deze methode kan de vereiste observatietijd verkorten in aanstaande onderzoeksmissies van sterrenstelsels, zoals SuMIRe door NAOJ's Subaru-telescoop."

Deze resultaten verschenen als Masato Shirasaki et. al. "Beperking van primordiale niet-Gaussianiteit met post-gereconstrueerde Galaxy Bispectrum in roodverschuivingsruimte, " in Fysieke beoordeling D op 4 januari, 2021.