Gli astronomi hanno testato un metodo per ricostruire lo stato dell'universo primordiale applicandolo a 4000 universi simulati utilizzando il supercomputer ATERUI II presso l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ). Hanno scoperto che insieme a nuove osservazioni, il metodo può fissare vincoli migliori all'inflazione, uno degli eventi più enigmatici della storia dell'universo. Il metodo può ridurre il tempo di osservazione necessario per distinguere tra le varie teorie dell'inflazione.

Subito dopo la nascita dell'universo 13,8 miliardi di anni fa, è aumentato improvvisamente di più di 1 trilione di trilioni di volte in meno di un trilionesimo di trilionesimo di microsecondo, ma nessuno sa come o perché. Questa improvvisa inflazione è uno dei misteri più importanti dell'astronomia moderna. L'inflazione avrebbe dovuto creare fluttuazioni di densità primordiali che avrebbero influenzato la distribuzione dello sviluppo delle galassie. Così, la mappatura della distribuzione delle galassie può escludere modelli per l'inflazione che non corrispondono ai dati osservati.

Però, processi diversi dall'inflazione influenzano anche la distribuzione delle galassie, rendendo difficile ricavare informazioni sull'inflazione direttamente dalle osservazioni della struttura su larga scala dell'universo, la rete cosmica che comprende innumerevoli galassie. In particolare, la crescita gravitazionale di gruppi di galassie può oscurare le fluttuazioni primordiali della densità.

Un gruppo di ricerca guidato da Masato Shirasaki, un assistente professore alla NAOJ e all'Istituto di matematica statistica, ha applicato un metodo di ricostruzione per riportare indietro l'orologio e rimuovere gli effetti gravitazionali dalla struttura su larga scala. Hanno usato ATERUI II, il supercomputer più veloce al mondo dedicato alle simulazioni astronomiche, per creare 4000 universi simulati e farli evolvere attraverso una crescita guidata dalla gravità. Hanno quindi applicato questo metodo per vedere quanto bene ricostruisse lo stato iniziale delle simulazioni. Il team ha scoperto che il loro metodo può correggere gli effetti gravitazionali e migliorare i vincoli sulle fluttuazioni della densità primordiale.

"Abbiamo scoperto che questo metodo è molto efficace, " dice Shirasaki. "Utilizzando questo metodo, possiamo verificare le teorie dell'inflazione con circa un decimo della quantità di dati. Questo metodo può ridurre il tempo di osservazione richiesto nelle prossime missioni di rilevamento della galassia come SuMIRe del Subaru Telescope di NAOJ".

Questi risultati sono apparsi come Masato Shirasaki et. al. "Costrizione della non-gaussianità primordiale con Galaxy Bispectrum post-ricostruito nello spazio a spostamento verso il rosso, " in Revisione fisica D il 4 gennaio 2021.