Tạo ra 4.000 vũ trụ ảo để giải quyết bí ẩn Big Bang

Sơ đồ diễn biến của vũ trụ từ thời kỳ giãn nở (trái) đến nay (phải). Phương pháp tái tạo quay ngược lại quá trình tiến hóa từ phải sang trái trên hình minh họa này được các nhà khoa học sử dụng để tái tạo các dao động mật độ ban đầu từ sự phân bố thiên hà hiện tại.

Với mục đích là để vẽ một bức tranh về hậu quả ngay lập tức của Vụ nổ lớn, khi vũ trụ có thể quan sát được đột nhiên mở rộng kích thước 1 tỷ tỷ tỷ tỷ lần trong một mảnh nhỏ nhất của micro giây. Bằng cách áp dụng phương pháp được sử dụng cho các mô phỏng vào các quan sát thực tế về vũ trụ ngày nay, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ đạt được hiểu biết chính xác về thời kỳ này trông như thế nào.

Trưởng nhóm nghiên cứu Masato Shirasaki, nhà vũ trụ học tại Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản (NAOJ), cho biết: "Chúng tôi đang cố gắng làm điều gì đó như đoán một bức ảnh trẻ sơ sinh về vũ trụ của chúng ta từ bức ảnh mới nhất".

Vũ trụ ngày nay cho thấy sự thay đổi về mật độ. Một giả thuyết đầy hứa hẹn cho sự phân bố không đồng đều của vật chất hữu hình là vào thời điểm xảy ra vụ nổ Big Bang, đã có những dao động lượng tử, hoặc những thay đổi ngẫu nhiên, tạm thời về năng lượng trong vũ trụ nguyên thủy nhỏ bé.

Khi vũ trụ giãn nở, những dao động này cũng sẽ mở rộng, với các điểm dày đặc hơn trải dài thành các vùng có mật độ lớn hơn môi trường xung quanh. Các lực hấp dẫn sẽ tương tác với những sợi dây kéo dài này, khiến các thiên hà tập trung lại dọc theo chúng.

Nhưng các tương tác hấp dẫn rất phức tạp, vì vậy cố gắng tua lại thời kỳ này để hiểu vũ trụ trông như thế nào trước khi nó tồn tại là rất khó khăn. Về cơ bản, các nhà vũ trụ học cần loại bỏ các dao động hấp dẫn khỏi phương trình.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tái tạo để thực hiện điều đó. Tuy nhiên, để tìm hiểu xem việc tái tạo có chính xác hay không, họ cần một số cách để kiểm tra nó. Vì vậy, họ đã sử dụng siêu máy tính ATERUI II của NAOJ để tạo ra 4.000 phiên bản vũ trụ, tất cả đều có những dao động mật độ ban đầu hơi khác nhau. Các nhà nghiên cứu cho phép các vũ trụ ảo này trải qua các đợt thổi phồng ảo của riêng chúng và sau đó áp dụng phương pháp tái tạo lại để xem liệu nó có thể đưa chúng trở lại điểm xuất phát ban đầu hay không.

"Chúng tôi nhận thấy rằng một phương pháp tái tạo có thể làm giảm tác động hấp dẫn đối với sự phân bố thiên hà quan sát được, cho phép trích xuất thông tin về các điều kiện ban đầu của vũ trụ một cách hiệu quả. Việc tái tạo đã được áp dụng cho dữ liệu thiên hà trong thế giới thực trước đây. Bước tiếp theo là áp dụng việc tái tạo lại các quan sát thực tế của mạng vũ trụ. Những quan sát đó đã được thực hiện bởi một kính thiên văn ở New Mexico như một phần của Khảo sát Bầu trời Kỹ thuật số Sloan", Shirasaki cho biết.