image: Visualizations of the simulated distributions of gas and stars in the Universe from data provided by Cosmowebportal: The cube represents a space section of the Universe (more than 300 million light years), the bright spots on the cube faces show galaxies and galaxy clusters along the cosmic web. The first two disks zoom into the central galaxy cluster, the third disk (far right) demonstrates how an observation of the zoom area would look with an X-ray telescope ('virtual telescope'). view more
Credit: P. Baintner u. H. Bruechle, LRZ
Mit den heutigen Teleskopen können wir in unserem Universum Galaxien und Galaxienhaufen und ihre Verteilung entlang eines unsichtbaren kosmischen Netzes beobachten. Aus der exakten Vermessung der kosmischen Hintergrundstrahlung durch das Weltraumteleskop Planck und vielen anderen Messungen, etwa durch das Weltraumteleskop Hubble, konnten die Wissenschaftler ein präzises Modell unseres Universums entwickeln. Wie sich diese Strukturen aus der Verteilung der Materie im frühen Universum bilden konnten, ist bislang jedoch noch wenig erforscht.
Um diese Frage zu klären, arbeiten theoretische Astrophysiker mit kosmologischen, hydrodynamischen Simulationen. Sie stecken ihre Hypothesen über das junge Universum in mathematische Modelle, welche die zugrundeliegenden komplexen physikalischen Prozesse beschreiben, und lassen diese auf Höchstleistungsrechnern laufen, um die Entwicklung des Universums über Milliarden von Jahren nachzubilden. Wenn ihre Annahmen richtig sind, müssen die Simulationen mit den aktuellen astronomischen Beobachtungen und Erkenntnissen übereinstimmen.
Astrophysiker um Dr. Klaus Dolag vom Exzellenzclusters Universe an der Ludwig-Maximilians Universität haben nun in enger Zusammenarbeit mit dem LRZ das Cosmowebportal eröffnet, ein weltweit einzigartiges Datenzentrum für kosmologische Simulationen. Wissenschaftler haben hier unter anderem Zugriff auf die Ergebnisse der weltweit umfangreichsten kosmologischen hydrodynamischen Simulationen, Magneticum Pathfinder, die ebenfalls von dem Team um Klaus Dolag entwickelt und am LRZ durchgeführt wurden.
Die vollständigen Simulationen liegen am LRZ in Garching auf einem Datenspeicher für große Datenmengen, der am Höchstleistungsrechner SuperMUC angeschlossen ist. Über eine Webschnittstelle können interessierte Wissenschaftler zum Beispiel aus den Rohsimulationsdaten Objekte auswählen, weiterbearbeiten und sogar virtuelle Beobachtungen durch existierende oder zukünftige Weltraumteleskope erstellen lassen.
Große astronomische Projekte wie das Weltraumteleskop Euclid oder eRosita, die in den nächsten Jahren starten sollen, werden sowohl große Gebiete des Universums beobachten, als auch weiteren Aufschluss über die Entstehung der ersten Strukturen des Universums geben, so dass die Bedeutung von kosmologischen hydrodynamischen Simulationen in der Zukunft weiter zunehmen wird, sagt Dr. Klaus Dolag. Ein Datenzentrum, das diese Simulationen bündelt und zur Verfügung stellt, ist daher eine wichtige Einrichtung für Wissenschaftler, die auf diesem Gebiet arbeiten.
Neben Klaus Dolag und Antonio Ragagnin, Erstautor der Veröffentlichung, waren an dem Projekt Wissenschaftler von folgenden Einrichtungen beteiligt: Rechenzentrum C2PAP des Exellenzclusters Universe, LRZ, Universität Triest, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste und Rechenzentrum Garching der Max-Planck-Gesellschaft.
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Astronomy and Computing