Simulationen der Entwicklung unseres Universums

Dr. Volker Springel, Max-Planck-Institut für Astrophysik

Numerische Simulationen der Entwicklung des Universums vom Urknall bis zur heutigen Zeit sind eines der mächtigsten Werkzeuge der modernen theoretischen Astrophysik. Die größten Simulationen erzeugen dabei Datenvolumina von über 10 TB und verfolgen den Entstehungsprozess von bis zu 20 Millionen Galaxien. Zur Auswertung dieser Rechnungen setzen wir seit vielen Jahren IDL ein, das aus aus der täglichen Arbeit unserer numerischen Kosmologie-Gruppe nicht mehr wegzudenken ist. Für uns wesentlich ist die Möglichkeit, sowohl interaktiv an der Kommandozeile als auch durch selbstgeschriebene graphische Elemente, Daten aller Art auswerten und in einer enorm großen Vielfalt am Bildschirm darstellen zu können. Dabei erweisen sich besonders die mächtigen Array- und Filterfunktionen von IDL als ausgesprochen nützlich. Gleichzeitig erlaubt es IDL, publikationsreife wissenschaftliche Abbildungen aller Art und von hoher Qualität zu erstellen, von einfachen Liniengraphen bis zu komplexen dreidimensionalen Darstellungen.

Eine große Hilfe für uns stellt auch die Vielzahl unterstützter Datenformate dar, insbesondere HDF5 und Bildformate wie PNG oder JPEG. Durch das hervorragende integrierte Hilfesystem von IDL ist es unseren Studenten möglich, weitgehend autodidaktisch einen schnellen Einstieg in die vielfältigen Funktionen von IDL zu finden. Kein Frage, das technisch hochentwickelte und robuste Softwaresystem von IDL ist ein absolut essentielles Tool für unsere Arbeit in der numerischen Kosmologie.

Schnappschüsse in Raum und Zeit: Auf diesen Bildern der Millennium-Simulation ist das All (im Uhrzeigersinn) 21 Millionen (Rotverschiebung z=18.3), 1 Milliarde (Rotverschiebung z=5.7),
4,7 Milliarden (Rotverschiebung z=1.4) und 13.6 Milliarden Jahre (Rotverschiebung z=0) alt.

Galaxienschwarm: Vor allem rot leuchtende Sternsysteme bevölkern den simulierten Haufen. Das Bild rechts zeigt, dass darin auch jede Menge dunkle Materie enthalten ist.

Die obere Abbildungen stellt die großräumige Verteilung des Lichts im Universum dar. Das Bild darunter zeigt die dazu korrespondierende Verteilung der dunklen Materie.

Eine 3-dimensionale Visualisierung der Millennium Simulation (49MB DivX5 Datei, benötigt geeigneten Player). Der Film zeigt einen Flug durch das simulierte Universum. Auf dem Weg wird ein massereicher Galaxienhaufen besucht, der einmal umrundet wird. Während der zwei Minuten Dauer dieser virtuellen Reise wird eine Strecke zurückgelegt, für die selbst das Licht mehr als 2.4 Milliarden Jahre benötigen würde.