Das Universum im Netz

Wissenschaftler des Exzellenz­clusters Universe an der Ludwig-Maximilians-Universität München haben mit „Cosmowebportal“ ein weltweit einzigartiges Daten­zentrum für kosmologische Simulationen am Leibniz-Rechen­zentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften eingerichtet. Es stehen die vollständigen Ergebnisse verschiedener großer kosmologischer hydro­dynamischer Simulationen zur Verfügung, deren Daten­volumen typischerweise mehrere Hundert Terabyte übersteigt. Wissenschaftler weltweit können über eine Webschnitt­stelle interaktiv diese komplexen Simulationen erkunden und direkt auf die Ergebnisse zugreifen.

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 Klaus Dolag vom Exzellenz­clusters Universe 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 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 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.

Exzellenzcluster Universe / DE