Mark Vogelsberger ist ein Astrophysiker, der seine Forschung einer Simulation von Galaxien gewidmet hat, die es uns ermöglicht, mehr über das Universum zu erfahren
In der Wissenschaft ist eine Simulation ein Modell der Realität, das in der Lage ist, eine Reihe von Ereignissen darzustellen, um die Bewertung und Vorhersage der Entwicklung bestimmter Phänomene zu ermöglichen.
Vielfach eingesetzt in den theoretischen Wissenschaften, aber auch in Disziplinen, die das Verhalten von Tier- oder Menschengruppen untersuchen, sind Simulationsmodelle in den letzten Jahren zu einer grundlegenden Unterstützung für die Wissenschaften geworden, die die Entstehung und das Leben des Universums untersuchen.
Sehen Sie sich die Sterne aus der Nähe an
Vor wenigen Monaten wurde Uchuu vorgestellt, die größte jemals erstellte Simulation des Universums, die trotz ihrer gigantischen Größe von bis zu 300 TeraBytes kostenlos heruntergeladen werden kann.
Simulationen unseres Universums fangen jedoch nicht erst mit Uchuu an: Mark Vogelsberger, ein Astrophysiker am Massachusetts Institute of Technology, erstellt seit fast einem Jahrzehnt Simulationen des Universums.
Im Interview mit dem Campus-Magazin MIT News begründet Vogelsberger sein lebenslanges Engagement für die Simulation des Universums folgendermaßen: "Ich habe es immer geliebt, als Hobby durch ein Teleskop zu schauen, aber mit einem Computer Experimente mit dem gesamten Universum durchzuführen, war eine völlig andere Perspektive".
In der Astrophysik haben wir nur dieses eine Universum, das wir betrachten können, während man mit einem Computer "verschiedene Universen erschaffen kann, die wir kontrollieren können".
Die Untersuchung simulierter Universen hat es zum Beispiel möglich gemacht, zu erkennen, dass unsere Galaxie, trotz "einiger überraschender Merkmale wie der genauen Anzahl von Strukturen und Satelliten, die sie umgeben", ein "ziemlich normaler" Ort im Universum ist.
Vogelsberger hat fast sein gesamtes Berufsleben damit verbracht, Simulationen der Geburt und Entwicklung von Hunderttausenden von Galaxien zu erstellen, von den frühesten Momenten der Entstehung des bekannten Universums bis zum heutigen Tag.
Dank der Rechenleistung von Supercomputern auf der ganzen Welt hat Vogelsberger einige der genauesten theoretischen Modelle der Galaxienentstehung erstellt, und zwar in einem Maße, dass viele Astronomiezentren deren Verwendung für ihre wissenschaftlichen Aktivitäten verlangen.
Die Simulationen ermöglichen es uns, verschiedene Universen zu beobachten, und zwar viel genauer, als wir es mit den leistungsfähigsten Teleskopen der Welt könnten: Es geht also nicht nur darum, den Ablauf von Ereignissen zu kontrollieren und zu untersuchen, sondern auch darum, ein neues Fenster zur Beobachtung von Himmelsobjekten zu öffnen.
Simulationen und Verständnis des Universums
Vogelsbergers Simulationen des Universums haben gezeigt, dass sich Galaxien in verschiedenen Formen, Größen und Farben entwickeln können, was die Hypothese der Astronomen bestätigt, dass es erhebliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Galaxien, die das Universum bevölkern, geben kann.
Wenn man mit der Simulation in die Vergangenheit geht, kann man nicht nur alle Prozesse beobachten, die bei der Geburt einer Galaxie ablaufen, sondern auch, wie sich die dunkle Materie gleichzeitig im Universum verteilt.
Vogelsbergers numerische Simulationen haben gezeigt, wie sich die dunkle Materie verdichten und in Strömen durch den Raum bewegen kann, und haben es auch erstmals möglich gemacht, sie zu messen.
Das Projekt eines ganzen Lebens, das dem Verständnis des Universums gewidmet ist, nahm schließlich 2014 Gestalt an, als die Ergebnisse von Illustris, so der Name der damals umfassendsten Simulation des Universums, die Vogelsberger und Kollegen in Harvard durchgeführt haben, erstmals in Nature veröffentlicht wurden.
Illustris beginnt ganz am Anfang der Entstehung des Universums, nur 400.000 Jahre nach dem Urknall, und deckt die Entwicklung des Universums für 13,8 Milliarden Jahre ab, also praktisch den gesamten Lebenszyklus des Universums, wie wir es kennen.
Eine noch größere und detailliertere Simulation der Entstehung des Universums, Illustris TNG, wurde kürzlich veröffentlicht, und das MIT arbeitet an einer völlig neuen Simulation, mit der Strahlungsfelder in den frühen Momenten der Entstehung des Universums untersucht und verschiedene Modelle für die Bewegung der dunklen Materie erforscht werden können.
"Alle Simulationen gehen von einem einheitlichen Universum aus - nichts als Helium, Wasserstoff und dunkle Materie", sagt Vogelsberger, "wenn man sieht, wie sich alles entwickelt hat, bis es so aussieht wie unser Universum, zeigt das, wie weit wir im Verständnis der physikalischen Gesetze gekommen sind.