宇宙最初的結構:天體物理學家模擬出來自大爆炸的微觀星團

據外媒報道,盡管不能被直觀觀察,但宇宙最初的時刻仍舊是可以用數學方法重建的。來自哥廷根大學和奧克蘭大學(新西蘭)的物理學家已經大大提升了復雜的計算機模擬能力以來描述這個早期時代。他們發現,一個復雜的結構網絡可以在大爆炸後的上萬億分之一秒內形成。

宇宙最初的結構:天體物理學家模擬出來自大爆炸的微觀星團

這些物體的行為模擬了今日宇宙中星系的分布。然而,跟現在相比,這些原始結構在顯微鏡下卻是非常小的。典型的團塊質量只有幾克,體積比現在的基本粒子小得多。相關研究結果已發表在《Physical Review D》上。

宇宙最初的結構:天體物理學家模擬出來自大爆炸的微觀星團

研究人員能觀察到密度更高的區域的發展,這些區域是由自身重力結合在一起的。哥廷根大學天體物理宇宙學小組的負責人Jens Niemeyer說道:「我們的模擬所代表的物理空間可以容納一個質子一百萬次以上。這可能是迄今為止對宇宙中最小區域進行的最大模擬。」這些模擬使我們能夠計算出更精確的預測,而這些殘余物從宇宙誕生之初就具有的屬性。

宇宙最初的結構:天體物理學家模擬出來自大爆炸的微觀星團

盡管計算機模擬的結構將非常短暫並最終「蒸發」成標準的基本粒子,這種極端早期階段的痕跡可能在未來的實驗中被檢測到。「這種結構的形成以及它們的運動和相互作用一定產生了引力波的背景噪音,」尼麥耶小組的博士生、該研究的論文首席作者Benedikt Eggemeier說道,「在我們的模擬的幫助下,我們可以計算出這種引力波信號的強度,這在未來可能是可測量的。」

同樣可以想象的是,如果這些結構發生失控坍塌則就會形成微小的黑洞。如果這種情況發生,那麼它們可能會產生今天可觀測到的後果或成為宇宙中神秘暗物質的一部分。「另一方面,如果模擬預測了黑洞的形成,而我們沒有看到它們,那麼我們將找到一種新的方法來測試早期宇宙的模型,」Easther說道。

來源:cnBeta