Simulation von Kollisionen Schwarzer Löcher
Mit Europas schnellsten Supercomputern wollen Wissenschaftler im Prace-Projekt die Auswirkung von Gravitationswellen simulieren.
Im Rahmen der Prace-Initiative wurden 24 europäische Projekte ausgewählt, um auf Europas schnellsten Supercomputern zu rechnen. In 16,7 Millionen Stunden an Computerzeit – dies entspricht mehr als 1900 Prozessoren, die für ein Jahr laufen – können Wissenschaftler einer internationalen Forschergruppe in einem der Projekte die gewaltigsten Ereignisse im Universum seit dem Urknall untersuchen: Kollisionen von Schwarzen Löchern. Unterstützt werden die Physiker dabei auch vom Vienna Scientific Cluster, dem schnellsten Rechner Österreichs.
Die Prace-Infrastruktur (Partnership for Advanced Computing in Europe) bietet Europäischen Wissenschaftlern Zugang zu Supercomputern von Weltrang. Forschungsprojekte werden in einem kompetitiven Peer-Review-Prozess ausgewählt. Im Moment stellt Prace drei Weltklasse-Supercomputer zur Verfügung, von denen jeder eine Rechenleistung von einem Petaflop erbringen kann, also eine Billiarde arithmetische Operationen pro Sekunde. Die erste Maschine in diesem Netzwerk – Jugene am Forschungszentrum Jülich – läuft seit 2010. Dieses Jahr haben der französische Rechner Curie und das System Hermit am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart ihren Betrieb aufgenommen. Weitere Computer im Netzwerk sind in Deutschland, Spanien und Italien geplant.
Das Forscherteam, dass die Kollision schwarzer Löcher simuliert, besteht aus mehr als 20 Physikern, die an den Universitäten von Wien, Cardiff, Jena, Mallorca, dem Albert-Einstein-Institut in Potsdam und dem California Institute of Technology arbeiten.
Ziel ihrer Berechnungen ist die direkte Beobachtung der Gravitationswellen, die bei der Verschmelzung Schwarzer Löcher abgestrahlt werden. Im vergangenen Jahrzehnt wurde ein Netzwerk von Gravitationswellendetektoren errichtet, bestehend aus dem amerikanischen Ligo (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), dem französisch-italienisch Virgo und dem britisch-deutschen Geo600. Damit soll die erste direkte Beobachtung der schwer zu fassenden Gravitationswellen gelingen. Diese Vibrationen der Raumzeit werden über die Laufwege von Laserstrahlen durch die kilometerlangen Vakuumröhren der Detektoren gemessen. Damit ist es möglich, Längenänderungen aufzulösen, die kleiner sind als der Durchmesser von Protonen oder Neutronen, den Bestandteilen der Atomkerne.
Die genaue Vorhersage der Gravitationswellen durch Computersimulationen wird helfen, das Signal von zwei Schwarzen Löchern aus dem Rauschen der Detektoren herauszufiltern und zu analysieren sowie die Quelle der Signale zu identifizieren. Die Früchte ihrer Arbeit erwarten die Forscher ab 2015, wenn die nächste Generation von Gravitationswellendetektoren ihren Betrieb aufnimmt.
U. Wien / PH
