Was ist die Millenniumsimulation?
Die Millenniumsimulation, die früher als Millenniumslauf bekannt war, ist eine der größten Simulationen der Entwicklung des Universums. Die Millenniumsimulation wurde 2005 vom Virgo Consortium entwickelt, einer Gruppe von Astrophysikern aus Deutschland, Großbritannien, Kanada, Japan und den USA. Die Simulation, die auf einem Supercomputer in Garching, Deutschland, durchgeführt wurde, umfasste über 10 Milliarden "Partikel", die 20 Millionen Galaxien und Quasare in einem virtuellen Würfel simulierten, der ungefähr 2 Milliarden Lichtjahre entfernt war. Die Millenniumsimulation wurde als Werkzeug entwickelt, um Vorhersagen über die großräumige Struktur des Universums zu erstellen und diese mit Beobachtungsdaten und den Theorien von Astrophysikern zu vergleichen.
Die Millenniumsimulation beginnt ungefähr 379.000 Jahre nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren, als das Universum extrem dicht und heiß war. Zu dieser Zeit bestand die Materie aus einem Plasma von Elektronen, Photonen und Baryonen, und das Universum war in einen Strahlungsfluss getaucht. Als sich das Universum ausdehnte und abkühlte, erreichte es eine kritische Temperatur - etwa 3000 K - und begann sich in Strahlung und unabhängige Materie zu "entkoppeln". Dieses Ereignis erzeugte die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die heute das Universum gesättigt und eine universelle Temperatur von etwa 2,7 K aufweist. Aufgrund detaillierter Beobachtungen des kosmischen Mikrowellen-Hintergrunds haben Physiker eine gute Vorstellung vom Zustand des Universums zum Zeitpunkt der Entkopplung , und diese Informationen wurden in die Millenniumsimulation programmiert, um als Ausgangszustand zu dienen.
Nachdem das Virgo-Konsortium die Millennium-Simulation über einen Monat auf einem leistungsstarken Supercomputer ausgeführt hatte, wurden die Ergebnisse erzielt - über 25 Terabyte (TB) an Daten, die für 5.300 DVDs ausreichen. In visueller Form erscheint die Ausgabe wie ein feines dreidimensionales Filamentnetz mit fraktaler Selbstähnlichkeit auf mehreren Organisationsebenen. Diese Filamente sind eigentlich dunkle Materie, die den größten Teil der Masse im Universum ausmacht. Dunkle Materie kann nicht direkt gesehen werden, aber ihre Existenz kann aus ihrem gravitativen Einfluss auf sichtbare Materie abgeleitet werden. Im Modell sind die Filamente direkt zu sehen, was mit echter dunkler Materie unmöglich ist.
Die Durchführung der Millenniumsimulation lieferte Astrophysikern eine Fülle neuer Daten zur möglichen Entwicklung des Universums und sagte die "Supercluster" -Struktur voraus, die wir aus astronomischen Daten beobachten. Eines der frühesten Ergebnisse der Millenniumsimulation war, dass sich Schwarze Löcher früher als gedacht gebildet haben konnten, was durch experimentelle Daten aus dem Sloan Digital Sky Survey gestützt wurde, aber unsere aktuellen kosmologischen Modelle in Frage stellt.