Milchstraßen-Entstehung erstmals präzise simuliert

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Milchstraßen-Entstehung erstmals präzise simuliert
Weltweit zum ersten Mal gelang es Astrophysikern der Universität Zürich und kalifornischen Kollegen, die Milchstraße und ihre Entstehung wirklichkeitsgetreu zu simulieren.

Ihr Modell einer schmalen, gekrümmten Scheibe, das sie in der Zeitschrift “Astrophysical Journal” präsentieren, entspricht unserer Heimatgalaxie völlig, was das Verhältnis von Masse, Drehimpuls und Rotationsgeschwindigkeit betrifft. Das Modell bestätigt Grundgesetze der Physik und offenbart neue Details unserer Milchstraße.

Frühere Entstehung als gedacht

Schon seit Jahrzehnten tüfteln Forscher daran, die Entstehung von Spiralgalaxien exakt zu modellieren. Bisher vergebens, denn stets wiesen die Simulationen zu viele Sterne im Zentrum auf oder die gesamte Sternenmasse war um ein Vielfaches zu hoch gegriffen. “Das Kunststück gelang nun dank einer weitaus höheren Auflösung des Spiralgalaxie-Modells als bisher möglich war”, erklärt Michele de Lorenzi vom Swiss National Supercomputer Centre (CSCS) im pressetext-Interview. Der neue Einblick in die Galaxis-Bildung ab einer Mrd. Jahre nach dem Urknall offenbart, dass die Sterne viel schneller entstanden sind als bisher angenommen.

Spiralgalaxien müssen sich demnach dort formen, wo es riesige, extrem dichte Gaswolken gibt. Sterne bilden sich hier nicht gleichmäßig, sondern in Klumpen und Haufen. “Dadurch kommt es durch Supernova-Explosionen zu einer deutlich höheren Erhitzung als bisher angenommen, woraufhin unter hoher Rotverschiebung sichtbare Standardmaterie ausgeschleudert wird”, so de Lorenzi. Das verhindert die Bildung einer gewölbten Scheibe im Galaxiezentrum, verringert dort die Gesamtmasse der Gase und bildet eine richtige Sternenmasse wie jene unserer Milchstraße.

Mehr dunkle Materie und neue Sterne

Grundlage für diese Erkenntnisse lieferte ein von den Forschern im Vorjahr publiziertes Modell, das die Entstehung einer Galaxie mit 790 Mrd. Sonnenmassen simuliert und 18,6 Mio. Partikel für die Bildung von Gasen, Dunkler Materie und Sternen umfasst. Da ein handelsüblicher PC für die hochauflösende Berechnung 570 Jahre gebraucht hätte, kam der Hochleistungs-Supercomputer Cray XT5 “Monte Rosa” am CSCS und dessen NASA-Kollege “Pleiades” zum Einsatz.

Die Simulation erlaubt mehrere neue Ableitungen: So gab es etwa Protogalaxien mit einer großen zentralen Scheibe aus Gasen und Sternen schon eine Mrd. Jahre nach dem Urknall, lange vor der Bildung unserer heutigen Galaxien. Weiters verhält sich die Standard- zur kalten-Dunklen-Materie unserer Milchstraße im Verhältnis eins zu neun statt eins zu sechs, wie man bisher annahm. “Schließlich muss es im äußersten Halo der Milchstraße auch noch unbekannte Sterne und Gase geben. Die Teleskope konnten sie bisher nicht sehen, da wir mit den falschen Wellenlängen suchten”, berichtet der Züricher Forscher.

(pte Austria)

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