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Kosmologie: Ein fast perfektes Modell vom Universum

Supercomputer errechnen eine Welt, die der echten zum Verwechseln ähnlich sieht und das Standardmodell der Kosmologie zu bestätigen scheint.
Illustris-Simulation von Galaxien im UniversumLaden...

Das Erstaunlichste am Universum ist, dass man es verstehen kann, soll Albert Einstein einmal gesagt haben. In der Tat sieht das Standardmodell der Kosmologie recht übersichtlich aus. Es basiert auf nur sechs Parametern – darunter die Energie- und Materiedichte und der Hubble-Parameter –, die alle Energie und Materie beschreiben, die sich im Universum befinden, und darüber hinaus seine seit dem Urknall andauernde Expansion. Aber woher wissen wir, ob das Modell stimmt? Ein Team um Mark Vogelsberger vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Volker Springel vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) hat das nun mit Hilfe einer Simulation überprüft. An den beiden Superrechnern Curie und SuperMUC – der eine steht in einem Rechenzentrum bei Paris, der andere bei München – erzeugten sie gemäß den Vorgaben des Standardmodells ein künstliches Universum. Illustris heißt das Vorhaben. Und tatsächlich ist ihr simuliertes Universum auf den ersten Blick vom echten nicht zu unterscheiden.

Das ist eine schlechte Nachricht für Gegner des Standardmodells. Diese stören sich zum Beispiel an der Behauptung, dass unser Universum zu nicht weniger als 95 Prozent aus Dunkler Materie und Dunkler Energie bestehen soll – die beide bislang noch reichlich mysteriös erscheinen –, während normale Atome und Elementarteilchen die restlichen fünf Prozent ausmachen, mengenmäßig also nur eine Nebenrolle spielen. Glaubt man dem Modell jedoch – und dafür gibt es immer überzeugendere Gründe –, dann kommen wir an den dunklen Zutaten nicht vorbei. Demzufolge ist Dunkle Materie mittels der von ihr ausgehenden Schwerkraft für die Entstehung der Galaxien verantwortlich, während die Dunkle Energie durch ihre antigravitative Wirkung den Kosmos immer schneller auseinandertreibt. Die Welt, wie wir sie kennen, würde ohne diese Phänomene nicht existieren ...

Januar 2015

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Januar 2015

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  • Quellen

Vogelsberger, M. et al.: Properties of Galaxies Reproduced by a Hydrodynamic Simulation In: Nature 509, S. 177 - 182, 2014

Pakmor, R. et al.: Magnetic Fields in Cosmological Simulations of Disk Galaxies. In: The Astrophysical Journal Letters 783, 2014