Forscher errechnen ultradetailliertes Modell des Kosmos

Thin slice through the cosmic large-scale structure in the largest simulation of the IllustrisTNG project. The image brightness indicates the mass density and colour visualizes the mean gas temperature of ordinary ("baryonic") matter. The displayed region extends by about 1.2 billion light-years from left to right. The underlying simulation is presently the largest magneto-hydrodynamic simulation of galaxy formation, containing more than 30 billion volume elements and particles.

01.02.2018

Das Computermodell Illustris TNG (The Next Generation) ist die bisher detaillierteste Computersimulation des Universums.

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Visualization of the intensity of shock waves in the cosmic gas (blue) around collapsed dark matter structures (orange/white). Similar to a sonic boom, the gas in these shock waves is accelerated with a jolt when impacting on the cosmic filaments and galaxies.

© IllustrisTNG collaboration

Mit modernster Computertechnik haben Forscher das Universum modelliert.Illustris TNG zeigt in bisher unvorstellbarer Genauigkeit, wie schwarze Löcher die Verteilung der dunklen Materie beeinflussen, wie schwere Elemente entstehen und sich im Universum verteilen und wo Magnetfelder ihren Ursprung haben,wie phys.org berichtet. Das Modell wurde von Forschern des Heidelberg Instituts für theoretische Studien, des Max Planck Instituts für Astronomie und Astrophysik, der Harvard University, des MIT und des Flatiron Institutes erstellt.

Mithilfe der hochauflösenden Darstellung können Forscher untersuchen, wie Galaxien entstehen, sich weiterentwickeln und wie sich die Rate der Sternenentstehung dabei ändert. Das ermöglicht Einsichten, die mit dem beschränkten Informationsgehalt, den Teleskope liefern, nicht möglich wären. Zudem lässt sich die Entwicklung des Universums im Modell vor- und zurückdrehen. Illustris TNG ist eine Weiterentwicklung des älteren Illustris-Modells, das von denselben Forschungsteams entwickelt wurde. Die Verbesserungen sind beeindruckend.

Würfel

Rendering of the gas velocity in a thin slice of 100-kiloparsec thickness (in the viewing direction), centered on the second most massive galaxy cluster in the TNG100 calculation. Where the image is black, the gas is hardly moving, while white regions have velocities which exceed 1,000 kilometers per second. The image contrasts the gas motions in cosmic filaments against the fast, chaotic motions triggered by the deep gravitational potential well and the supermassive black hole sitting at its center.

© IllustrisTNG collaboration

Beide Simulationen modellieren ein würfelförmiges Universum, das kleiner ist, als unser Kosmos. Die Kantenlänge des modellierten Raumwürfels, der Millionen von Galaxien enthält, beträgt in TNG etwa eine Milliarde Lichtjahre, vor vier Jahren lag der Wert erst bei 350 Millionen. Das Netzwerk aus Gas und dunkler Materie, das im Illustris-Modell entsteht, führt zur Entstehung von Galaxien, die denen im realen Universum stark ähneln, sowohl in Größe als auch in Form. Damit lässt sich auch die Entwicklung dieses kosmischen Netzes unter verschiedenen Einflüssen analysieren.

TNG wurde an Deutschlands schnellstem Supercomputer in Stuttgart errechnet. 24.000 Prozessoren waren pro Simulationsdurchgang etwa zwei Monate lang beschäftigt. Zwei derartige Hauptdurchgänge wurden absolviert. Dabei wurden mehr als 500 Terabyte Daten produziert. Erstellt wurde das Modell auf Basis von AREPO code, einer netzwerkbasierten Darstellung fluiddynamischer Prozesse im Universum. Erste Ergebnisse auf Basis des Modells wurden bereits hier, hier und hier veröffentlicht.

Würfel

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