سریع‌ترین اَبَررایانه‌ی نجومی جهان تورم کیهانی را شبیه‌سازی کرد
ستاره‌شناسان با استفاده از ابررایانه‌ی پرسرعت ATERUI II در رصدخانه‌ی ملی ستاره‌شناسی ژاپن (NAOJ) روشی را برای بازسازی نظریه‌ی تورم و وضعیت اولیه‌ی کیهان در ۴۰۰۰ جهان شبیه‌سازی شده آزمایش کردند.
آن‌ها دریافتند که این روش همراه با مشاهدات جدید، می‌تواند قیدهای بهتری را برای تورم کیهانی که یکی از رازآمیزترین وقایع تاریخ کیهان است، ایجاد کند و همچنین زمان رصدهای لازم برای تمایز بین نظریه‌های مختلف تورم کیهانی را کوتاه کند.
درست پس از آنکه جهان در ۱۳٫۷۷ میلیارد سال پیش به‌وجود آمد، اندازه‌اش ناگهان و در کمتر از یک تریلونیم یک تریلیونیم ثانیه (۱۰ به توان ۳۶- ثانیه تا ۱۰ به توان ۳۲- ثانیه)، بیش از یک تریلیون تریلیون برابر شد. چیزی که با عنوان «تورم کیهانی» (Cosmic Inflation) شناخته می‌شود اما علت آن مشخص نیست و به‌عنوان یکی از مهم‌ترین رازهای نجوl مدرن مطرح است.
تورم کیهانی باید نوسانات چگالی اولیه را ایجاد کرده باشد که می‌توانند بر توزیع مکانی کهکشان‌ها اثر بگذارند. بنابراین نقشه‌برداری از توزیع کهکشان‌ها می‌تواند مدل‌هایی مطرح شده برای تورم کیهانی را که با داده‌های مشاهده شده مطابقت ندارند، رد کند.
با این وجود فرآیندهای دیگری به جز تورم کیهانی هم بر توزیع کهکشان‌ها تأثیرگذارند و بدین ترتیب به‌دست آوردن مستقیم اطلاعات مربوط به تورم از مشاهدات ساختارهای بزرگ‌مقیاس جهان که شبکه‌ی کیهانی متشکل از کهکشان‌های بی‌شمار است، دشوار خواهد بود. برای نمونه رشد گرانشی گروه‌های کهکشان‌ها می‌تواند داده‌های نوسانات چگالی اولیه را مبهم و پنهان کند.
۱. شبیه‌سازی از توزیع کهکشانی نوسانات چگالی اولیه آغاز می‌شود. ۲. با پردازش اثر گرانشی اجرام بسیار، توزیع کهکشانی فعلی به‌دست می‌آید. ۳. روش بازسازی برای ایجاد توزیع کهکشانی گذشته استفاده می‌شود. ۴. توزیع کهکشانی اولیه با توزیع بازسازی شده مقایسه می‌شود. این پژوهش نشان داد که ویژگی‌های آماری بازسازی‌ها بسیار شبیه به شرایط اولیه است.
Credit: Masato Shirasaki, NAOJ
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی «ماساتو شیراساکی» (Masato Shirasaki) استادیار NAOJ و مؤسسه‌ی ریاضیات آماری، تلاش کردند تا یک «روش بازسازی» را برای بازگرداندن زمان به گذشته و حذف اثرات گرانشی ساختارهای بزرگ‌مقیاس کیهانی اعمال کنند.
بدین ترتیب آن‌ها از ابررایانه‌ی «آته‌روی ۲» (ATERUI II) که سریع‌ترین ابررایانه‌ی اختصاص داده‌شده به شبیه‌سازی نجومی در جهان است، استفاده کردند و سپس این روش را به‌کار بردند تا ببینند که وضعیت آغازین شبیه‌سازی‌ها را چگونه بازسازی می‌کند. این تیم دریافت که روش آن‌ها می‌تواند اثرات گرانشی را به خوبی اصلاح کند و قیدهای موجود برای نوسانات چگالی اولیه را بهبود بخشد.
شیراساکی خاطرنشان کرد: «ما دریافتیم که این روش بسیار مؤثر است و با استفاده از آن می‌توانیم تئوری‌های تورم کیهان را با تقریبا یک دهم داده‌ها بررسی کنیم. این روش می‌تواند زمان رصدهای لازم در مأموریت‌های آینده‌ی کهکشان مانند SuMIRe توسط تلسکوپ سوبارو را کاهش دهد.»
عکس کاور: طرحی گرافیکی از تورم و انبساط کیهانی از مهبانگ (Big Bang) تا کنون
Credit: Institute of Statistical Mathematics
منیع: SciTechDaily
