Zürich – Schweizer Astrophysiker haben die Entwicklung des Weltalls simuliert und ließen dabei aus zwei Billionen virtuellen Teilchen rund 25 Milliarden Galaxien entstehen. Laut Uni Zürich ist es der bisher komplexeste virtuelle Kosmos, der je geschaffen wurde. Die Simulation soll helfen, eine Mission zur Erforschung Dunkler Materie und Dunkler Energie vorzubereiten.

Für die Simulation nutzten Joachim Stadel, Douglas Potter und Romain Teyssier von der Uni Zürich den Hochleistungsrechner "Piz Daint" des Nationalen Hochleistungsrechenzentrums der Schweiz (CSCS). Wie die Hochschule mitteilte, entstanden so mit Hilfe eines aufwendig überarbeiteten und verfeinerten Codes binnen 80 Stunden 25 Milliarden virtuelle Galaxien. Davon berichteten die Forscher kürzlich im Fachblatt "Computational Astrophysics and Cosmology".

Mission Euclid

Die Simulation fokussierte insbesondere auf die Grenzbereiche der Dunklen Materie, die sogenannten Halos. Die so entstandene Karte des virtuellen Kosmos umfasst ein Gebiet von etwa einem Zehntel der Größe der Milchstraße. Es sind Vorbereitungsarbeiten dafür, das Weltraumteleskop Euclid der ESA zu kalibrieren.

Euclid soll 2020 ins All starten, um das zu erforschen, was nach dem Standardmodell der Kosmologie den Löwenanteil des Universums ausmacht: die Dunkle Materie mit 23 Prozent und die Dunkle Energie mit 72 Prozent. Alles, was wir da draußen tatsächlich sehen können, macht nach diesem Modell nur etwa fünf Prozent des Universums aus.

Ein Rätsel nach dem anderen

Dunkle Materie konnte bisher aber noch nie direkt nachgewiesen werden. Indirekte Nachweise für ihre Existenz gibt es aber: Sie hält mit ihrer Gravitationskraft Galaxien zusammen, die aufgrund ihrer Rotationsgeschwindigkeit eigentlich auseinanderfliegen müssten. Wie die Dunkle Materie beschaffen ist, ist jedoch vollkommen unbekannt.

Noch mysteriöser ist die Dunkle Energie, die dafür sorgt, dass sich die Ausdehnung des Universums beschleunigt. "Woraus diese Energie entspringt und wie sie sich zusammensetzt, bleiben für die Wissenschaft noch immer ungelöste Rätsel", sagte Teyssier.

Diese Rätsel soll Euclid lüften helfen. Dafür soll die Messstrategie des Weltraumteleskops mit dem nun erstellten virtuellen Galaxienkatalog optimiert und allfällige Fehlerquellen quantifiziert werden. Dies soll geschehen, bevor er ab 2020 für sechs Jahre im Weltall massenhaft Daten sammelt. "Euclid wird eine Art Tomografie des Universums machen", sagte Studienautor Stadel. (red, 9. 6. 2017)