美國能源部阿貢國家實驗室日前發布消息稱，該機構科學家借助“極光”百億億次超級計算機，完成了迄今規模最大的兩次宇宙學模擬。每次模擬都追蹤了13.4萬億個暗物質粒子在286億光年寬度區域內的演化過程。這一成果有助於科學家研究宇宙暴脹，並為分析大型巡天觀測數據提供重要支撐。

宇宙暴脹理論認為，極早期宇宙曾經歷一段短暫而劇烈的快速膨脹。這一過程將微觀量子漲落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差異﹔隨后，引力把這些差異不斷放大，最終形成我們今天看到的星系、星系團和宇宙大尺度結構。然而，暴脹背后的具體物理機制仍未完全確定。通過研究物質在宇宙中的分布，有望找到更多線索，探索宇宙最早期的秘密。

暗物質無法被望遠鏡直接看見，卻憑借引力主導星系形成，並塑造更大尺度的宇宙結構。在模擬中，暗物質粒子被用作暗物質密度和速度分布的“示蹤劑”，團隊由此得以追蹤宇宙結構跨越數十億年的演化軌跡。

標准宇宙暴脹模型預測，早期宇宙的密度漲落服從高斯分布，也就是最簡單的一類隨機模式。科學家正努力尋找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。一旦發現可測量的偏差，就可能暗示暴脹時期還存在其他場、相互作用或動力學過程，從而幫助區分關於宇宙最初時刻的不同理論。

然而，這類信號極其微弱，還可能被“宇宙方差”掩蓋——由於觀測只能採樣宇宙的有限體積，統計不確定性難以完全消除。因此，探測此類信號需要覆蓋最大宇宙尺度的超大規模模擬。

而如此規模的模擬對算力要求極高。團隊在阿貢國家實驗室的“極光”超級計算機上完成了計算。模擬及大部分數據分析約4天完成，目標正是揭示宇宙暴脹的物理本質。

這些模擬數據將助力分析多項大型巡天項目，包括美國能源部支持的暗能量光譜儀（DESI）和NASA的SPHEREx任務，兩者目前均處於數據採集階段。模擬與前沿觀測相互印証，將共同描繪出更為精細的宇宙圖景，推動人類對宇宙起源與演化的探索。（記者劉霞）