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时光逆流!日本科学家创建4000个“模拟宇宙”,利用一台超算揭示天文演化谜团

2021-02-18 17:57 前瞻网   

天文学家在日本国家天文台(NAOJ)的阿特鲁伊II超级计算机上,测试了一种重建早期宇宙状态的方法,将其应用于4000个“模拟宇宙”上。他们发现,再加上新的观测结果,该方法可以更好地约束“膨胀”带来的变量。另外,该方法还可以缩短区分各种膨胀理论所需的观测时间。

时光逆流!日本科学家创建4000个“模拟宇宙”,利用一台超算揭示天文演化谜团

“膨胀”是宇宙历史上最神秘的事件之一:就在138亿年前宇宙诞生之后,它的大小突然增加了1万亿倍多,在不到1万亿分之一微秒的时间里——但没人知道这是如何发生的,或者为什么发生。

这种突然的“膨胀”是现代天文学中最重要的谜团之一。“膨胀”本应产生原始的密度涨落,从而影响星系发展的分布。因此,绘制星系分布可以排除与观测数据不符的膨胀模型。

然而,“膨胀”之外的过程也会影响星系的分布,这使得直接从宇宙的大尺度结构(由无数星系组成的宇宙网)的观测中获得暴涨信息变得困难。特别是,由引力驱动的星系群的增长,会掩盖原始密度的涨落。

由NAOJ和统计数学研究所(Institute of Statistical Mathematics)的助理教授白崎正人(Masato Shirasaki)领导的一个研究小组,考虑采用一种“重建方法”,让时光倒流,消除大尺度结构上的引力效应。

他们使用了世界上最快的天文学模拟超级计算机ATERUI II,创建了4000个模拟宇宙,并通过引力驱动的增长来演化它们。然后,他们应用这种方法,看看它能否很好地重建模拟的启动状态。研究小组发现,他们的方法可以纠正引力效应,改善原始密度涨落的约束条件。

“我们发现这种方法非常有效,”Shirasaki说。“用这种方法,我们可以用大约十分之一的数据来验证膨胀理论。这种方法可以缩短即将到来的星系调查任务所需要的观测时间,比如NAOJ的斯巴鲁望远镜所需要的SuMIRe。”

上述研究近期发表在《物理评论D》(Physical Review D)杂志上,题为“Constraining primordial non-Gaussianity with postreconstructed galaxy bispectrum in redshift space”。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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