宇宙中的第一个结构：天体物理学家从大爆炸模拟显微镜簇

时间：2022-01-20 19:52:06 来源：

即使不能直接观察，也可以数学重建宇宙的第一矩。来自Göttingen和奥克兰大学（新西兰）的物理学家大大提高了复杂的计算机模拟来描述这一早期时代的能力。他们发现，在大爆炸之后的第一个万亿季度可以形成一个复杂的结构网络。这些物体的行为模仿了当今宇宙中的星系的分布。然而，与今天相比，这些原始结构是显微镜小的。典型的团块仅具有少量克的质量，并配合成比当前基本颗粒小得多的体积。该研究的结果已发表在“物理审查”日报中。

仿真结果表明，在早期宇宙的通胀阶段之后，很快就会出现微小，极致密的结构的增长。在模拟中的初始和最终状态（分别为左右）之间，所示区域的初始体积的扩展到百万倍，但仍然比质子的内部小多倍。左下角的扩大丛具有大约20kg的质量。

研究人员能够观察到通过其自身重力保持在一起的更高密度区域的发展。“我们的模拟所代表的物理空间将融入一百万次，”哥廷根大学天体物理宇宙学集团公司Jens Niemeyer教授说。“到目前为止，这可能是最大的宇宙区域的模拟。”这些模拟使得可以从宇宙的开始计算这些痕迹的属性来计算更多精确的预测。

Jens Niemeyer教授。

尽管计算机模拟的结构将非常短暂，并且最终将“蒸发”成标准的基本颗粒，但在未来的实验中可以检测到这种极端早期阶段的痕量。“这种结构的形成以及运动和相互作用必须产生引力波的背景噪声，”Niemeyer集团的博士学位和第一个作者的博士学位，Benedikt Eggemeier说。“在我们的模拟的帮助下，我们可以计算这种引力波信号的强度，这可能在将来可衡量。”

如果这些结构经历失控的崩溃，也可以想到它可以形成微小的黑洞。如果发生这种情况，他们今天可能会有可观察的后果，或在宇宙中形成一部分神秘的暗物质。“另一方面，”Easther教授说：“如果模拟预测黑洞形式，我们看不到他们，那么我们将找到一种新的方法来测试婴儿宇宙的模型。”

参考：Benedikt Eggemeier，Jens C. Niemeyer和Richard Easther，2月22日的“膨胀率为通货膨胀率”，物理评论D.Doi：
10.1103 / physrevd.103.063525

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