Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Erschaffung des bisher komplexesten virtuellen Kosmos

09.06.2017

Forschende der Universität Zürich haben mit einem Hochleistungsrechner die Entwicklung des Weltalls simuliert. Aus Billionen von Teilchen sind so etwa 25 Milliarden virtuelle Galaxien entstanden. Dieser Galaxienkatalog dient der Kalibrierung des Satelliten Euclid, der 2020 ins All startet, um die Dunkle Materie und die Dunkle Energie im Weltall zu ergründen.

Astrophysiker der Universität Zürich haben während drei Jahren einen Code überarbeitet, mit dem sich in einer bisher einmaligen Präzision die Entwicklung der Dunklen Materie und das Auftreten grosser Strukturen des Weltalls simulieren lassen.


Ein Milliarden Lichtjahre umfassender Ausschnitt des virtuellen Kosmos zeigt, dass sich die Dunkle Materie zusammenklumpt (Halos: gelbe Punkte) In weissen Gebieten i

Universität Zürich; Joachim Stadel

Der bis ins Detail verbesserte Code (namens PKDGRAV3) nutzt Speicher wie auch Rechenprozessoren optimal aus – und hat auf dem Supercomputer «Piz Daint» des Nationalen Hochleistungsrechenzentrum der Schweiz (CSCS) in nur 80 Stunden aus einem virtuellen Universum mit zwei Billionen (also Millionen von Millionen oder 1012) Teilchen einen Katalog mit 25 Milliarden Galaxien erstellt, wie Joachim Stadel, Douglas Potter und Romain Teyssier in ihrer kürzlich erschienenen Publikation berichten.

Beschaffenheit des Dunklen Universums erforschen

Dank einer hohen Genauigkeit bei ihrer Berechnung der Gravitationskräfte (die vom Zentrum einer Galaxie nach aussen hin abnehmen) konnten die Forscher die Grenzbereiche der Dunklen Materie – die sogenannten Halos – im virtuellen Weltall präzise simulieren. Die so entstandene Karte des virtuellen Kosmos umfasst ein Gebiet von etwa der Grösse eines Zehntels der Milchstrasse. Die hochpräzise Simulation ist damit gross und komplex genug, um die europäische Euclid-Mission zu kalibrieren. Diese hat zum Ziel, die Beschaffenheit des Dunklen Universums zu untersuchen.

Subtile Verzerrungen messen

Ungefähr 95 Prozent des Universums sind dunkel. Der Dunkle Kosmos besteht zu 23 Prozent aus Dunkler Materie und zu 72 Prozent aus Dunkler Energie. «Woraus diese Energie entspringt und wie sie sich zusammensetzt, sind für die Wissenschaft noch immer ungelöste Rätsel», sagt Romain Teyssier, UZH-Professor für Computergestützte Astrophysik. Rätsel, die nur durch indirekte Beobachtungen zu knacken sind: Wenn der Euclid-Satellit in Zukunft das Licht von zahllosen Galaxien über grosse Bereiche des Himmels einfangen wird, müssen die Forschenden die sehr subtilen Verzerrungen messen, die sich ergeben, wenn das Licht aus Galaxien im Hintergrund von Fluktuationen der Massendichte – hauptsächlich der Dunklen Materie – im Vordergrund abgelenkt wird. «Das ist vergleichbar mit der Verzerrung des Blicks durch eine nicht ganz ebene Glasscheibe», sagt Joachim Stadel vom Institut für Computergestützte Wissenschaften der UZH.

Beobachtungsstrategie des Satelliten optimieren

Ihr Galaxienkatalog soll helfen, die Beobachtungsstrategie des Euclid-Satelliten zu optimieren und allfällige Fehlerquellen zu quantifizieren, bevor der Satellit ab 2020 sechs Jahre lang im Weltraum auf Datensammlung geht. «Euclid wird eine Art Tomographie des Universums machen und die zehn Milliarden Jahre alte Entwicklung des Weltalls nachzeichnen», sagt Stadel. Die Forschenden erhoffen sich von der Euclid-Mission nicht nur Hinweise auf die Quellen der Dunklen Energie, sondern auch Aufschlüsse, wieso die Dunkle Energie die Ausdehnung des Universums beschleunigt.

Literatur:

Douglas Potter, Joachim Stadel and Romain Teyssier. PKDGRAV3: Beyond Trillion Particle Cosmological Simulations for the Next Era of Galaxy Surveys. Computational Astrophysics and Cosmology. 18 May 2017. doi:10.1186/s40668-017-0021-1

Euclid

An der Mission der Europäischen Raumfahrtagentur ESA sind Hunderte von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus 14 europäischen Ländern sowie Kanada und den USA beteiligt. Der Euclid-Satellit soll die Geometrie des Dunklen Kosmos kartieren, indem er Bilder und Spektren von Millionen Galaxien aufnimmt.

www.euclid-ec.org

Kontakt:

Prof. Dr. Romain Teyssier
Institut für Computergestützte Wissenschaften
Universität Zürich
Tel. +41 44 635 60 20
E-Mail: romain.teyssier@uzh.ch

Dr. Joachim Stadel
Institut für Computergestützte Wissenschaften
Universität Zürich
Tel. +41 44 635 58 16
E-Mail: stadel@physik.uzh.ch

Beat Müller | Universität Zürich
Weitere Informationen:
http://www.uzh.ch/

Weitere Berichte zu: Astrophysik Dunkle Energie Euclid Euclid-Mission Euclid-Satellit Galaxien Kosmos Licht Materie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Graphen auf dem Weg zur Supraleitung
12.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Datensicherheit: Aufbruch in die Quantentechnologie
09.11.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Im Focus: Graphen auf dem Weg zur Supraleitung

Doppelschichten aus Graphen haben eine Eigenschaft, die ihnen erlauben könnte, Strom völlig widerstandslos zu leiten. Dies zeigt nun eine Arbeit an BESSY II. Ein Team hat dafür die Bandstruktur dieser Proben mit extrem hoher Präzision ausgemessen und an einer überraschenden Stelle einen flachen Bereich entdeckt. Möglich wurde dies durch die extrem hohe Auflösung des ARPES-Instruments an BESSY II.

Aus reinem Kohlenstoff bestehen so unterschiedliche Materialien wie Diamant, Graphit oder Graphen. In Graphen bilden die Kohlenstoffatome ein zweidimensionales...

Im Focus: Datensicherheit: Aufbruch in die Quantentechnologie

Den Datenverkehr noch schneller und abhörsicher machen: Darauf zielt ein neues Verbundprojekt ab, an dem Physiker der Uni Würzburg beteiligt sind. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt mit 14,8 Millionen Euro.

Je stärker die Digitalisierung voranschreitet, umso mehr gewinnen Datensicherheit und sichere Kommunikation an Bedeutung. Für diese Ziele ist die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

Profilierte Ausblicke auf die Mobilität von morgen

12.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

MagicMoney: Offline bezahlen – mit deinem Smartphone

13.11.2018 | Wirtschaft Finanzen

5G sichert Zukunft von Industrie 4.0 – DFKI mit der SmartFactoryKL auf der SPS IPC Drives

13.11.2018 | Messenachrichten

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics