Beschreibung: Wohin wandern Wirbelstürme? Um gefährliche Stürme besser zu verstehen, kombinierte die NASA die Daten mehrerer Satelliten zu dieser Supercomputersimulation der Wirbelsturmsaison des letzten Jahres.
Beschreibung: Wie entwickelte sich das Universum aus einem so gleichmäßigen Beginn? Um das zu verstehen, erstellten Quantenkosmologen und die NASA rechnerisch dieses Zeitraffer-Animationsvideo – eine Computersimulation von einem Teil des Universums. Die Simulation von 100 Millionen Lichtjahren beginnt etwa 20 Millionen Jahre nach dem Urknall und läuft bis in die Gegenwart. Nach einem glatten Beginn verwandeln sich Materieklumpen durch die Gravitation in Galaxien, die sofort anfangen, sich zueinander zu bewegen. Bald kondensieren viele von ihnen zu langen Fasern, während andere gewaltsam zu einem großen, heißen Galaxienhaufen verschmelzen. Die Untersuchung möglicher Eigenschaften des Universums durch Simulationen wie diese hilft bei der Konstruktionsentwicklung des James-Webb-Weltraumteleskops, dessen Start derzeit für Ende 2018 geplant ist.
Beschreibung: Wie sind wir hierher gekommen? Klicken Sie auf den Pfeil, lehnen Sie sich zurück und sehen Sie zu. Eine neue Computersimulation der Entstehung des Universums – die größte und anspruchsvollste, die je erstellt wurde – bietet einen neuen Einblick in die Entstehung von Galaxien und relativiert den Sitz der Menschheit im Universum. Das Illustris-Projekt – das bisher größte seiner Art – verbrauchte 20 Millionen CPU-Stunden und folgt 12 Milliarden Rasterelementen, wobei ein Würfel mit einer Kantenlänge von 35 Millionen Lichtjahren aufgespannt wird, während es sich mehr als 13 Milliarden Jahre lang entwickelte. Die Simulation ist die erste, die nachvollzieht, wie Materie eine große Vielfalt an Galaxientypen bildet. Während sich das virtuelle Universum entwickelt, kondensiert bald darauf ein Teil der mit dem Universum expandierenden Materie durch Gravitation und bildet Filamente, Galaxien und Galaxienhaufen. Das obige Video nimmt die Perspektive einer virtuellen Kamera ein, die einen Teil dieses sich verändernden Universums umkreist, und zeigt zuerst die Entwicklung Dunkler Materie, dann des Wasserstoffs, nach Temperatur codiert (0:45), danach schwere Elemente wie Helium und Kohlenstoff (1:30), dann wieder zurück zu Dunkler Materie (2:07). Unten links ist die Zeit gelistet, die seit dem Urknall vergangen ist, während rechts unten die Art der gezeigten Materie angeführt wird. Explosionen (0:50) zeigen Galaxienzentren mit sehr massereichen Schwarzen Löchern, die Blasen aus heißem Gas auswerfen. Es gibt interessante Unstimmigkeiten zwischen Illustris und dem realen Universum, die untersucht werden, etwa warum die Simulation ein Übermaß an alten Sternen erzeugt.
Beschreibung: Was passiert, wenn zwei Galaxien kollidieren? Es dauert länger als eine Milliarde Jahre. Trotzdem kommen solche Titanenkämpfe ziemlich häufig vor.
Galaxien bestehen hauptsächlich aus leerem Raum. Daher kollidieren meist nicht ihre Sterne. Stattdessen verzerrt oder zerstört die Schwerkraft einer Galaxie die andere Galaxie. Am Ende können die Galaxien verschmelzen und bilden eine größere Galaxie. Ausgedehnte Gas- und Staubwolken in den Spiralnebeln kollidieren und lösen Wellen an Sternbildung aus, die sogar während der Kollision andauern.
Beschreibung: Wie entstehen Galaxien wie unsere Milchstraße? Da sich unser Universum für eine direkte Beobachtung dessen zu langsam bewegt, wurden schnellere Computersimulationen entworfen, um das herauszufinden. Grün zeigt in diesem Film (vorwiegend) Wasserstoff, während rechts unten die Zeit in Milliarden Jahren seit dem Urknall dargestellt wird. Die alles durchdringende Dunkle Materie ist vorhanden, wird aber nicht gezeigt. Zu Beginn der Simulation fällt das Gas aus der Umgebung ein und sammelt sich in Regionen mit relativ hoher Gravitation an. Bald bilden sich zahlreiche Protogalaxien, rotieren und fangen an zu verschmelzen. Nach etwa vier Milliarden Jahren entsteht ein klar definiertes Zentrum, das eine Region mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren dominiert und beginnt, wie eine heutige Scheibengalaxie auszusehen. Nach ein paar weiteren Milliarden Jahren jedoch kollidiert diese frühe Galaxie mit einer anderen, während Gasströme von anderen Galaxienverschmelzungen auf diesen seltsamen, faszinierenden kosmischen Tanz herabregnen. Während die Simulation das halbe derzeitige Alter des Universums erreicht, entwickelt sich eine einzelne, größere Scheibe. Selbst dann noch fallen Gasklumpen hinein – manche davon stellen kleine Begleitgalaxien dar; sie fallen hinein und werden von der rotierenden Galaxie absorbiert, wenn die gegenwärtige Epoche erreicht ist und der Film endet. Für unsere Galaxis, die Milchstraße, könnten jedoch die großen Verschmelzungen noch nicht vorüber sein – aktuelle Hinweise lassen den Schluss zu, dass unsere riesige Spiralgalaxienscheibe kollidieren und in wenigen Milliarden Jahren mit der etwas kleineren Andromeda-Spiralgalaxienscheibe verschmelzen wird.
Die elliptische Galaxie NGC 7600 ist ähnlich groß wie die Milchstraße. Sie ist ungefähr 160 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Dieses detailreiche Bild zeigt den Himmel in Richtung des Sternbildes Wassermann. Es ist etwa 1/2 Grad breit und zeigt NGC 7600 mit einem interessanten äußeren Halo aus ineinander verschachtelten Hüllen und ausgedehnten Strukturen, welche die ganze Galaxie umfassen.
Der Simulationsfilm ist auf Vimeo und in weiteren Formaten verfügbar. Er zeigt Hinweise, dass Merkmale von Galaxienverschmelzungen, die schon mit kleinen Teleskopen auf der Erde zu sehen sind, eine natürliche Folge der Galaxienbildung sowie grundlegende Eigenschaften von Dunkler Materie sind.
Stellt euch vor, ihr könnt durch das Universum fliegen und Dunkle Materie sehen! An der Technologie für so einen Flug wird noch gearbeitet. Doch der Technik gelang mit Abschluss der Bolshoi-Kosmologie-Simulation ein großer Schritt bei der Visualisierung so eines Flugs. Nach 6 Millionen CPU-Stunden warf der siebtschnellste Supercomputer der Welt viele wissenschaftliche Neuheiten aus. Eine davon war diese Flugsimulation.
Am Beginn stand eine relativ gleichmäßige Verteilung der Dunklen Materie im frühen Universum. Diese sieht man am Mikrowellenhintergrund und anderen großen Datensätzen des Himmels. Die Bolshoi-Simulation folgte mit dem kosmologischen Standardmodell der Entwicklung des Universums bis zur Jetztzeit. Die Simulation seht ihr oben.
Die hellen Punkte im Video sind Knoten aus eigentlich unsichtbarer Dunkler Materie. Viele Knoten enthalten normale Galaxien. Markant sind lange Fasern und Galaxienhaufen. Sie werden von der Gravitation der Dunklen Materie bestimmt. Statistische Vergleiche zwischen Bolshoi und Himmelskarten von Galaxien zeigen eine hohe Übereinstimmung.
Die Bolshoi-Simulation stützt zwar das Vorhandensein Dunkler Materie. Doch viele Fragen zum Universum bleiben offen: Wie ist Dunkle Materie zusammengesetzt? Was ist die Natur der Dunklen Energie? Wie entstanden die ersten Sterngenerationen und Galaxien?
