Urknall-Forschung: 4.000 virtuelle Universen sollen Rätsel lösen

Astronomen haben einen Weg gefunden, zumindest virtuell in die Vergangenheit unseres Universums zu blicken, kurz bevor es geboren wurde. Mithilfe des ATERUI II Supercomputers schufen die Forscher des National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) dafür 4.000 virtuelle Universen. 

Einen Moment haben die Wissenschaftler besonders ins Auge gefasst: Kurz nachdem das Universum entstand, expandierte es innerhalb von Millisekunden um einen Faktor von 10³⁰ und 10⁵⁰. Diese plötzliche Ausdehnung wirft noch viele Rätsel auf. Sie müsste Schwankungen in der Dichte der Urteilchen aufweisen, die bestimmt, wo Galaxien entstehen.

Daher versuchen die Forscher nun die Entstehung unseres Universums zu rekonstruieren. Heute kann man eine unregelmäßige Verteilung von Galaxien feststellen. Während einige Regionen eine hohe Dichte an Objekten vorweisen, sind andere Gebiete leer.

Veränderung durch Gravitation 

Das könnte daran liegen, dass es schon kurz nach dem Urknall zufällige, temporäre Energieschwankungen. Mit der Ausdehnung des Universums wurden auch diese Schwankungen größer. So wurden aus sehr dichten Punkten auch dichte Regionen.

Zusätzlich sorgte aber die Schwerkraft dafür, dass Galaxien sich gegenseitig anzogen und sich das Universum so veränderte. Diese Vorgänge über 13,8 Milliarden Jahre bis zum Urknall nachzuvollziehen ist eine schwierige Aufgabe.

Algorithmus filtert Schwerkraft

Daher versuchten die Forscher, alle später durch Gravitation entstandenen dichten Regionen herauszufiltern, um ein „Babyfoto“ des Universums erstellen zu können. Mit ihrer Rekonstruktionsmethode ließen sie den Supercomputer 4.000 verschiedene Ausgangszenarien für das Universum durchspielen.

Jede von ihnen hatte eine etwas andere Verteilung der Dichte. Diese ließen sie dann virtuell mithilfe von Schwerkraft-Modellen wachsen, wie es auch bei unserem Universum der Fall war. Um ihren Algorithmus zu testen, versuchten sie dann, diese Universen wieder in ihren „Startzustand“ zu versetzen und sämtliche durch Gravitation entstandenen Schwankungen aus der Gleichung zu entfernen.

Das war zwar erfolgreich, auf unser Universum haben die Forscher den Algorithmus aber noch nicht angesetzt. Dafür sollen künftig Daten des Apache Point Observatory Teleskops in Sunspot (USA) zum Einsatz kommen. Bisher wurde die Methode nur zur Untersuchung von Galaxien angewandt.