Simulation des Universums bringt Licht in Dunkle Materie
Französische Wissenschaftler haben erstmals mit einer rechnergestützten Modellsimulation die Entwicklung des gesamten beobachtbaren Universums nachgezeichnet, die mit dem Urknall beginnt und bis in unsere Zeit reicht. Mithilfe der Simulation ist es möglich, den Entstehungsprozess von 550 Milliarden Teilchen zu verfolgen. An dem Projekt waren Forscher des Pariser Observatoriums, des Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und der Universität Paris-Diderot beteiligt. Die erste Simulation des Standardmodells des Universums mit einer kosmologischen Konstante ist der erste Teil eines dreiteiligen Projekts mit der Bezeichnung DEUS (Dark Energy Universe Simulation), für dessen Durchführung der neue Superrechner CURIE von GENCI (Grand Équipement National de Calcul Intensif), einer Gesellschaft für Hochleistungsrechentechnik, im Hochleistungsrechenzentrum des Kommissariats für Kernenergie und Alternative Energien (CEA) genutzt wird. CURIE kann 2 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde ausführen. Das Projekt soll zur Klärung der Eigenschaften Dunkler Energie und ihrer Auswirkung auf die Bildung kosmischer Strukturen beitragen und damit Aufschluss über die Verteilung Dunkler Materie und Dunkler Galaxien im Universum geben. Im Mittelpunkt der folgenden zwei Phasen des Simulationsprojekts steht die Entwicklung kosmologische Modelle unter Einbeziehung des Konzepts der Dunklen Materie, das zur Erklärung der beschleunigten Ausdehnung des Universums eingeführt wurde. Dabei sollen neue Erkenntnisse darüber gewonnen werden, welchen Einfluss Dunkle Energie auf die Bildung kosmischen Strukturen ausübt und welche Rückschlüsse die Beobachtung der Materieverteilung im Universum auf die Eigenschaften der Dunklen Energie zulassen. Die bislang erzielten Ergebnisse des Simulationsmodells werfen bereits Licht auf eine Reihe wichtiger Eigenschaften, die die Verteilung von Materie im Universum betreffen. Den Forscher gelang es, die Anzahl der Galaxienhaufen zu schätzen, deren Masse größer als hundert Billionen Sonnenmassen ist. Die derzeitige Schätzung beläuft sich auf 144 Millionen. Die Wissenschaftler fanden zudem heraus, dass der erste derartige Galaxienhaufen entstand, als das Universum gerade einmal 2 Milliarden Jahre alt war, und dass der massereichste Haufen im derzeit beobachtbaren Universum 15 Billiarden Sonnenmassen wiegt. Anhand der während des Simulationsdurchlaufs gewonnenen Daten konnten darüber hinaus Aussagen über die räumliche Verteilung von Dichteschwankungen der Dunklen Materie im Universum gemacht werden. Diese von den Raumsonden WMAP und Planck erfassten Schwankungen sind ebenso wie die Schwankungen der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung auf den Urknall zurückzuführen. Die Simulation umfasste die gesamte Entwicklungsgeschichte des Universums; die dabei gewonnenen Daten waren von einer nie zuvor erreichten Genauigkeit und deckten einen erheblich größeren Maßstabsbereich ab, von wenigen Millionsteln bis hin zum gesamten beobachtbaren Universum. Das Projekt DEUS wird insgesamt mehr als 30 Millionen Stunden (etwa 3 500 Jahre) an Rechenzeit und nahezu sämtliche Hauptprozessoren von CURIE beanspruchen. Die Rechenprozesse generieren Daten im Umfang von mehr als 150 Petabyte - das entspricht dem Speichervolumen von 30 Millionen DVDs. Dank eines von den Wissenschaftlern entwickelten zukunftsweisenden innovativen Verfahrens zur Datenreduktion kann die Menge verwertbarer Daten mittlerweile auf 1 PB reduziert werden. Die abschließenden Ergebnisse des DEUS-Projekts zur Erforschung des Einflusses Dunkler Materie auf die Bildung kosmischer Strukturen sollen Ende Mai 2012 vorliegen.Weitere Informationen finden Sie unter: Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS), Délégation Paris Michel-Ange: http://www.cnrs.fr/paris-michel-ange/(öffnet in neuem Fenster)
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