Und ab geht die Post: Das virtuelle Universum auf einer Briefmarke
Am 18.12.2018 gibt die Deutsche Post in der Sonderpostwertzeichen-Serie „Astrophysik“ zwei neue Briefmarken heraus. Eine davon zeigt „Illustris“, die detailreichste Computersimulation der Galaxienentstehung und des Universums. Möglich wurde die Simulation durch den speziellen Code AREPO, der am HITS entwickelt wurde.
„Weißt du, wieviel Sternlein stehen?“ Die Frage aus dem bekannten Kinderlied können Astrophysiker heute recht genau beantworten, zumindest was Galaxien wie unsere Milchstraße angeht: Sie enthalten Hunderte Milliarden Sterne und kommen in zahlreichen Formen und Größen vor. Wie Galaxien entstehen, können wir aber leider nicht beobachten, weil dieser Prozess viel zu lange dauert. Deshalb arbeiten Astrophysiker an Simulationen, die auf Supercomputern gerechnet werden. Die Deutsche Post würdigt dies in ihrer Sonderwertzeichen-Reihe „Astrophysik“ und gibt am 18.12.2018 eine Briefmarke „Illustris-Simulation“ offiziell heraus. Die Briefmarke ist bereits erhältlich.
Ein realistisches Universum aus dem Computer
„Illustris“ ist die erste Computersimulation, bei der die Galaxienentstehung in einem riesigen Raumbereich mit sehr hoher Genauigkeit simuliert wurde. Sie zeigt die Entstehungsgeschichte von etwa 50.000 Galaxien. Möglich wurde die Simulation durch den speziellen Code AREPO, den der Astrophysiker Volker Springel und seine damalige Gruppe am Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) entwickelten.
Astrophysiker aus Deutschland, Großbritannien und den USA arbeiten in der „Illustris Collaboration“ zusammen und haben seit 2014 mehr als 160 Publikationen zu diesem Themenkomplex veröffentlicht. Gerechnet wurde unter anderem auf dem „SuperMUC“ am Leibniz-Rechenzentrum in Garching, einem der leistungsfähigsten Supercomputer weltweit. Die „Illustris“-Simulation ermöglicht eine Reise in die Geschichte des Universums, die 12 Millionen Jahre nach dem Urknall beginnt: Über einen Zeitraum von über 13 Milliarden Jahren bilden sich aus einer „Ursuppe“ immer größere Verklumpungen, zusammengetrieben durch die Wirkung der Schwerkraft. Schließlich formen sich galaktische Sternsysteme. Ein komplexes Zusammenspiel von Strahlungsprozessen, Gasströmungen, Sternentstehung, Supernova-Explosionen und wachsenden supermassereichen Schwarzen Löchern formt diese Galaxien.
Wie die Sterne stehen: Neue Erkenntnisse zum Aufbau von Galaxien
Das erzeugte virtuelle Universum erlaubt eine Vielzahl neuartiger Voraussagen. Die Forscher bestätigen mit der Simulation indirekt das Standardmodell der Kosmologie. Es basiert auf der Hypothese, dass das Universum von unbekannten Materie- und Energieformen dominiert wird. Zwar kennen wir die wahre physikalische Natur dieser „Dunklen Materie“ und „Dunklen Energie“ noch nicht, dennoch kann man ihre Konsequenzen mit Supercomputern nachvollziehen. Astrophysiker konnten das kosmische Netz aus Materieklumpen schon länger simulieren. Aber mit der Illustris-Simulation ist es erstmals gelungen, auch elliptische und Spiralgalaxien zu schaffen und die eng verzahnte Entwicklung von interstellarem Gas und den Sternen nachzuvollziehen.
„Grüße aus dem Weltall“: Beitrag im SWR Fernsehen, 27.12.2018
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Twitter: @HITStudies
Über das HITS
Das HITS (Heidelberger Institut für Theoretische Studien) wurde 2010 von dem Physiker und SAP-Mitbegründer Klaus Tschira (1940-2015) und der Klaus Tschira Stiftung als privates, gemeinnütziges Forschungsinstitut gegründet. Es betreibt Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften, der Mathematik und der Informatik. Zu den Hauptforschungsrichtungen zählen komplexe Simulationen auf verschiedenen Skalen, Datenwissenschaft und -analyse sowie die Entwicklung rechnergestützter Tools für die Forschung. Die Anwendungsfelder reichen von der Molekularbiologie bis zur Astrophysik. Ein wesentliches Merkmal des Instituts ist die Interdisziplinarität, die in zahlreichen gruppen- und disziplinübergreifenden Projekten umgesetzt wird. Die Grundfinanzierung des HITS wird von der Klaus Tschira Stiftung bereitgestellt.