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Ein Bild aus der Simulation des Universums

Wie das Universum entstanden ist

50.000 Galaxien und 13 Milliarden Jahre kosmische Geschichte: Wissenschaftler haben ein Universum im Computer erschaffen, das unserem verblüffend ähnlich sieht. Mit dieser bisher genauesten Simulation wollen die Forscher die Entwicklung des Kosmos besser verstehen.

Simulation 07.05.2014

Die Modellrechnung namens Illustris erreicht dabei eine etwa zehnmal feinere räumliche Auflösung als frühere Simulationen, berichtet das Team um Mark Vogelsberger vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). Nach und nach entsteht 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.

Die Studie:

"Properties of galaxies reproduced by a
hydrodynamic simulation" erscheint am 7. Mai 2014 in "Nature" (DOI:10.1038/nature13316).

Formenreichtum und Verteilung

Die Entwicklungsschritte des Universums: Von feinen Verästelungen zu einer klareren Struktur.

Illustris Collaboration

Die Entstehung des Universums, Schritte 1+2: von feinen Verästelungen zu einer klareren Struktur

Erstmals ist es den Wissenschaftlern 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).

8.000 Prozessoren, 42.000 DVDs

Die Entstehung des Universums, Schritte 3+4: Die Strukturen werden immer klarer.

Illustris Collaboration

Die Entstehung des Universums, Schritte 3+4: Die Strukturen werden immer klarer.

"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 8000 Computer-Prozessoren verschlungen und einen 200 Terabyte großen Datensatz produziert - das entspricht dem Fassungsvermögen von rund 42 000 DVDs.

"Nur" ein Ausschnitt

Das bisher genaueste Bild unseres Universums, aufgenommen von "Hubble".

Hubble

Zum Vergleich: die bisher tiefste Aufnahme unseres realen Weltalls mit "Hubble"

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.

science.ORF.at/APA/dpa

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