Homepage: Zunehmende Expansion des Weltalls Kosmologie: Vier Wochen Intensivkurs

Über 50 Milliarden Galaxien können mit heutiger Technik von der Erde aus theoretisch beobachtet werden. Eine Galaxie besteht, neben Sternen aus Gas, Staub und Dunkler Materie. Letztere bildet, zusammen mit der dunklen Energie einen wichtigen Bestandteil der Forschung am Astrophysikalischen Institut Potsdam (AIP). Als „dunkle Energie“ wird in der Kosmologie eine besondere Form der Energie bezeichnet, die lange Zeit als hypothetisch galt. Diese Energie wird für die zu beobachtende zunehmende Expansion des Universums verantwortlich gemacht. „Dunkel“ bezieht sich darauf, dass die Träger dieser Energie keine elektromagnetischen Wellen abstrahlen, also nicht leuchten und somit dunkel sind.

Um diese Strukturen im expandierenden Universum zu untersuchen, veranstaltete das „Helmholtz-Institut for Supercomputational Physics“ in den vergangenen vier Wochen am Astrophysikalischen Institut Potsdam (AIP) eine internationale Sommerschule zum Thema „Supercomputational Cosmology“.

An dem Kurs nahmen 35 Nachwuchswissenschaftler aus dem Bereich der Astrophysik teil, die aus allen Teilen der Welt nach Potsdam eingeladen waren. Auf Grundlage ihrer Bewerbungs- und Empfehlungsschreiben waren sie entsprechend ihrer Vorkenntnisse in Astrophysik und Informatik ausgewählt worden. „Auf diese Weise sollte ein möglichst hohes Niveau der Sommerschule gewährleistet werden“, sagte der wissenschaftliche Direktor des Intensivkurses Prof. Anatoly Klypin von der New Mexico State University. Das AIP ermöglichte für die Zeit der Sommerschule allen Teilnehmern Zugang zu einem Hochleistungsrechner, auf dem sie ihre Computerprogramme entwickeln und testen konnten.

Zentrales Thema des Sommerkurses war die Entstehung von Strukturen im expandierenden Universum. Die Teilnehmer lernten, numerische Verfahren zu entwickeln , um die Entstehung von Galaxienhaufen, Galaxien und deren Satelliten im Universum zu simulieren und zu analysieren.

Dafür mussten sie selbst Codes entwickeln sowie lernen, vorhandene moderne, komplexe Programme für Supercomputer zu verstehen und zu benutzen. Mit diesen Codes verfolgten Sie nicht nur die Entwicklung der beobachteten Materie im Universum, sondern auch die Klumpung der bisher nur indirekt nachgewiesenen dunklen Materie sowie die Wirkung der abstoßenden Kraft, der dunklen Energie.

Seit 13 bis 14 Millionen Jahren entfernen sich Berechnungen zufolge die Galaxien immer weiter von der Erde weg, was darauf schließen lässt, dass sich das Universum stetig ausbreitet und kurz nach dem Urknall wesentlich dichter war. Die Beobachtung der Galaxienrotation, der Bewegung der Kugelsternhaufen und der Dynamik der Galaxienhaufen soll helfen, die Ausbreitung des Weltalls zu berechnen. Was eine der Aufgaben in der Sommerschule war.

Am Vormittag wurden Vorlesungen gehalten nachmittags sollten die Studenten am Computer arbeiten. Im Vordergrund standen dann die Übungen und der Umgang mit verschiedenen Großrechnern. „Endlich einmal Gleichgesinnte treffen“, das hatte sich Kelly Foyle, die mit ihren 25 Jahren zu den jüngsten Teilnehmern gehörte, seit Jahren gewünscht. An ihrer Universität in Kingston, Ontario (Kanada) gebe es nämlich, außer ihr selbst, keine anderen Studenten, die sich mit den in der Sommerschule behandelten Themen beschäftigen. „Selbst, als wir in der Gruppe abends ausgingen, diskutierten wir über Galaxienhaufen und Simulationen“, so die Studentin.

Obwohl die Teilnehmer anfangs nicht auf dem gleichen wissenschaftlichen Niveau waren, habe sich, nach Klypins Worten, bereits in der ersten Woche „ein produktiver, internationaler Galaxienhaufen gebildet.“Malalai Bindemann

Malalai Bindemann