Universum im Computer nachgebaut

7. Mai 2014, 19:15
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MIT-Forscher reproduzieren 13 Milliarden Jahre kosmische Geschichte von rund 50.000 Galaxien

Cambridge/Heidelberg - Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge haben die bislang exakteste Simulation unseres Kosmos entwickelt. Der Nachbau des Universums soll den Wissenschaftern dabei helfen, die Evolution des Alls besser zu verstehen. Die Simulation, die Mark Vogelsberger und sein Team vom MIT geschaffen haben, bildet die Entwicklung des Universums vom Urknall bis heute ab und reproduziert damit rund 13 Milliarden Jahre kosmische Geschichte.

Die Modellrechnung namens "Illustris" erreicht dabei eine etwa zehnmal feinere räumliche Auflösung als frühere Simulationen. Nach und nach entsteht in ihr ein ganzer Zoo von Galaxien, wie er sich heute im echten Weltall tatsächlich beobachten lässt: Es gibt große und kleine, elliptische und spiralförmige Galaxien sowie irregulär geformte, die meist aus der Kollision zweier anderer Galaxien hervorgegangen sind.

Kaum vom Original unterscheidbar

Erstmals ist es den Wissenschaftern damit gelungen, sowohl den beobachteten Formenreichtum der Galaxien, als auch die ganz großräumige Verteilung der Materie im Weltall in einer gemeinsamen Modellrechnung zu reproduzieren. Das Gewimmel der unterschiedlichen Galaxien auf einer "Himmelsaufnahme" des virtuellen Universums lässt sich kaum von der echten, bisher tiefsten Aufnahme unseres realen Weltalls mit dem "Hubble"-Weltraumteleskop unterscheiden, dem sogenannten "Hubble" Ultra Deep Field" (UDF).

"Die Ergebnisse von Illustris markieren einen Umbruch in theoretischen Studien der Galaxienentstehung", betonte Ko-Autor Professor Volker Springel vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS), der das verwendete Computerprogramm geschrieben hat. Die Simulation hat den Angaben zufolge mehrere Monate Rechenzeit auf 8.000 Computer-Prozessoren verschlungen und einen 200 Terabyte großen Datensatz produziert - das entspricht dem Fassungsvermögen von rund 42.000 DVDs.


Video: MIT-Forscher schaffen ein kleines Stück Universum im Computer

Gigantischer Ausschnitt

Dabei beschreibt die Modellrechnung genau genommen nur einen Ausschnitt des Universums. Der ist allerdings gigantisch: Die Forscher haben einen Würfel mit einer Kantenlänge von jeweils rund 350 Millionen Lichtjahren simuliert, den sie in insgesamt zwölf Milliarden einzelne Zellen unterteilt haben. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, und entspricht knapp zehn Billionen Kilometern.

Die Entstehungsgeschichte von rund 50.000 Galaxien lässt sich im virtuellen Kosmos im Detail studieren. Die Simulationsrechnung beginnt zwölf Millionen Jahre nach dem Urknall - in kosmischen Maßstäben ein Wimpernschlag. Sie berücksichtigt nicht nur die gegenseitige Schwerkraftwirkung der Materie, sondern beispielsweise auch eine Vielzahl anderer physikalischer Faktoren wie den Energieausstoß von Supernova-Explosionen und den Materienhunger Schwarzer Löcher. (APA/red, derStandard.at, 07.05.2014)

  • Die Simulation des kosmischen Gewebes mit rund 50.000 Galaxien gleicht in vielen Details den bekannten Beobachtungen.
    illu.: illustris collaboration

    Die Simulation des kosmischen Gewebes mit rund 50.000 Galaxien gleicht in vielen Details den bekannten Beobachtungen.

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