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Galaxienentwicklung

Kosmischer Kode

Wie bilden und entwickeln sich Spiralgalaxien? Entscheidende Hilfe bei der Suche nach Antworten kommt von modernen Hochleistungsrechnern: Aufwändige Simulationen reproduzieren die Eigenschaften von Scheibengalaxien wie der Milchstraße immer genauer – und schließen mittlerweile auch die Wirkung von Magnetfeldern mit ein.
Ein Querschnitt durch das simulierte Volumen zeigt die Verteilung der Dunklen Materie im Universum (links). Eine Zoom-Technik erlaubt es, die Auflösung in einzelnen Bereichen der Simulation zu erhöhen. Im gezeigten Beispiel ist aus dem Bild links eine Galaxie von der Größe der Milchstraße ausgewählt und im Bild oben mit höherer Auflösung simuliert.

"Das Universum ist einfach da. Und damit hat es sich!" Dieser triviale Lösungsansatz, der angeblich so oder zumindest so ähnlich aus dem Mund des britischen Philosophen und Mathematikers Bertrand Russell (1872 – 1970) stammen soll, ist für uns Kosmologen nicht akzeptabel. Wir interessieren uns für das große Ganze und wollen wissen, wie das Weltall entstanden ist und wie es sich – mit allen Himmelskörpern darin – seither entwickelt hat.

Innerhalb der letzten Jahrzehnte hat unsere Zunft bei der Suche nach Antworten einige beeindruckende Fortschritte erzielt: Raumsonden wie die Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) und das Weltraumteleskop Planck konnten die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung präzise messen. Sie gilt als einer der wichtigsten Belege für die Theorie des Urknalls, denn offenbar ist sie nichts anderes als seine Restwärme. Geringe Fluktuationen im Hintergrund enthalten Informationen darüber, wie sich das frühe Universum entwickelte. Daneben bestätigten Wissenschaftler anhand von explodierenden Sternen, den Supernovae, dass sich das Weltall derzeit beschleunigt ausdehnt. Auf Basis dieser und zahlreicher weiterer astronomischer Beobachtungen kristallisierte sich das kosmologische Standardmodell heraus. Diese naturwissenschaftliche Beschreibung des Kosmos erzählt die Geschichte des Universums, und ihre wichtigsten Parameter ließen sich bereits mit hoher Genauigkeit bestimmen …

September 2017

Dieser Artikel ist enthalten in Sterne und Weltraum September 2017

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  • Literaturhinweise

Grand, R. J. J. et al.: The Auriga Project: The Properties and Formation Mechanisms of Disc Galaxies Across Cosmic Time. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 467, S. 179 – 207, 2017

Grand, R. J. J. et al.: Vertical Disc Heating in the Milky Way-sized Galaxies in a Cosmological Context. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 459, S. 199 – 219, 2016

Marinacci, F. et al.: Properties of H I Discs in the Auriga Cosmological Simulations. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 466, S. 3859 – 3875, 2017

Pakmor, R. et al.: Magnetic Field Formation in the Milky Way like Disc Galaxies of the Auriga Project. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 469, S. 3185 – 3199, 2017

Springel, V.: E pur si muove: Galilean-Invariant Cosmological Hydrodynamical Simulations on a Moving Mesh. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 401, S. 791 – 851, 2010