Creati 4.000 universi simulati per studiare il Big Bang

Un team di astronomi giapponesi ha messo alla prova un metodo per ricostruire le condizioni dell’universo neonato applicandolo a quattromila universi simulati

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Gli universi simulati su potenti super computer potrebbero mostrare cosa è successo nei primi istanti dopo il Big Bang.

Un team di astronomi giapponesi ha messo alla prova un metodo per ricostruire le condizioni dell’universo neonato applicandolo a quattromila universi simulati.

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I ricercatori hanno scoperto il loro metodo può stabilire migliori vincoli all’inflazione, uno degli eventi più enigmatici che vengono teorizzati per spiegare la nascita dell’universo.

L’obiettivo di questa ricerca è quello di offrire un quadro più chiaro degli avvenimenti accaduti subito dopo il Big Bang.

Dopo la sua nascita, avvenuta circa 13.8 miliardi di anni fa, le dimensioni del nostro universo sono improvvisamente aumentate di oltre un miliardo di miliardi di miliardi di volte, in un tempo estremamente breve, meno di un miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di millisecondo.

I cosmologi non hanno ancora trovato una spiegazione a questo periodo di inflazione che però riesce a spiegare le osservazioni condotte sulla distribuzione della materia nel cosmo.

Applicando il metodo utilizzato nella realizzazione degli universi simulati a osservazioni reali dell’universo odierno, i cosmologi sperano di arrivare a una comprensione accurata di come fosse questo periodo di espansione inflazionistica

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“Stiamo cercando di fare qualcosa come indovinare una foto di un bambino del nostro universo dall’ultima immagine”, ha scritto in una e-mail a WordsSideKick.com il leader dello studio Masato Shirasaki, cosmologo dell’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ). 

Universi simulati e inflazione

l’inflazione (dal termine inglese inflation) è una teoria che ipotizza che l’universo poco dopo la sua nascita, abbia attraversato una fase di espansione estremamente rapida, dovuta a una pressione negativa.

L’espansione inflazionistica viene introdotta nei modelli per mezzo di una costante cosmologica non nulla che, a differenza del modello tradizionale, allontana due oggetti ad un ritmo sempre più rapido fino a raggiungere e superare la velocità della luce.

L’inflazione in questo modo permette di ipotizzare che tutto l’universo possa essersi sviluppato a partire da una regione causalmente connessa, cioè così piccola che la luce e quindi l’informazione ha potuto attraversarla interamente, determinandone l’equilibrio termico, nel brevissimo tempo intercorso fra la sua “nascita” e l’inizio della fase di espansione accelerata.

Universo irregolare 

L’universo che osserviamo oggi mostra variazioni di densità, con alcune zone occupate da galassie e altre relativamente vuote. 

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Un’ipotesi promettente che spiega questa distribuzione irregolare della materia visibile è che, al tempo del Big Bang, erano in atto fluttuazioni quantistiche, o cambiamenti casuali e temporanei di energia, nel minuscolo universo primordiale. 

Quando l’universo si espanse, queste fluttuazioni si sarebbero espanse assieme ad esso, con punti più densi che si estendevano in regioni di maggiore densità rispetto ai loro dintorni. 

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Le forze gravitazionali avrebbero interagito con questi filamenti a maggiore densità, facendo sì che le galassie si raggruppassero. 

Tuttavia le interazioni gravitazionali sono molto complesse, quindi cercare di capire come sia avvenuto questo periodo inflazionistico per capire come sarebbe apparso l’universo prima dell’inflazione è molto complicato. 

I cosmologi hanno essenzialmente bisogno di rimuovere le fluttuazioni gravitazionali dall’equazione. 

I ricercatori hanno sviluppato un metodo che potrebbe ricostruire le prime fasi dell’esistenza dell’universo eliminando le fluttuazioni gravitazionali dall’equazione. 

Evoluzione degli universi simulati

Per scoprire se la ricostruzione fosse accurata, però, hanno cercato un modo per testare la loro ipotesi. Hanno deciso di utilizzare un potente super calcolatore ATERUI II del NAOJ e hanno realizzato 4.000 universi simulati, che mostravano fluttuazioni di densità iniziale leggermente diverse tra loro-

Quando i 4000 universi simulati hanno iniziato il loro percorso evolutivo subendo l’inflazione “virtuale”, i ricercatori hanno applicato il loro metodo di ricostruzione riportando gli universi simulati indietro fino alla loro origini.

I risultati, pubblicati il ​​4 gennaio sulla rivista Physical Review D , erano promettenti.

“Troviamo che un metodo di ricostruzione può ridurre gli effetti gravitazionali sulle distribuzioni galattiche osservate, permettendoci di estrarre le informazioni delle condizioni iniziali del nostro universo in modo efficiente”, ha detto Shirasaki.

La ricostruzione in passato è stata applicata ai dati della galassia del mondo reale, ha aggiunto Shirasaki, tuttavia il nuovo studio mostra che può funzionare anche sul periodo inflazionistico dell’universo neonato.

Il prossimo passo, ha detto Shirasaki, è applicare la ricostruzione alle osservazioni reali della rete cosmica. Queste osservazioni sono già state fatte da un telescopio nel New Mexico nell’ambito dello Sloan Digital Sky Survey.