Galaxien simulieren
Galaxien können einen Durchmesser von mehr als 100.000 Lichtjahren haben
und aus Hunderten Milliarden von Himmelskörpern bestehen, mit einer Masse
von mehr als das Billionenfache unserer Sonne. Solche riesigen komplexen
Systeme zu modellieren, in denen viele der Sterne chaotischen Bahnen folgen,
erfordert neue Rechentechniken. Fortschritte in der Rechenzeit und den
Speichern von Computern haben zwar die Modelle verbessert, wie etwa durch
sogenanntes Paralleles Rechnen, aber Fortschritte in den Algorithmen – der Art
und Weise, wie die Mathematik ein Problem in Schritte übersetzt, die ein
Computer ausführen kann – sind unverzichtbar für die Entwicklung akkurater
Galaxienmodelle.
Die Komplexität, das Verhalten einer Galaxie zu simulieren, ist nicht allein auf die
Galaxie selbst beschränkt. Da eine Galaxie gewöhnlich Teil eines Galaxienhaufens
oder eines Superhaufens ist, müssen auch die äußeren Kräfte durch diese großen
Anhäufungen von Galaxien berücksichtigt werden. Daher müssen Modelle über viele
Skalen sehr genau sein. Statt die Gleichungen des Modells numerisch über alle
Bereiche zu lösen, setzen Forscher Multiskalen-Algorithmen ein, die mehr
Berechnungen in denjenigen
Bereichen durchführen, die als
bedeutsamer festgelegt werden.
Diese Art der Technik verwendet
Rechenleistung effizienter und gibt
uns eine Ahnung von den zugrundeliegenden Strukturen des
Universums.
Für mehr Informationen:
http://archive.ncsa.uiuc.edu/
Cyberia/Cosmos/
CosmosGoDigital.html
Abbildung mit freundlicher Genehmigung von Joachim
Stadel und Thomas Quinn.
Die Mathematical Moments sollen die Würdigung und das
Verständnis der Rolle der Mathematik in Wissenschaft, Natur,
Technologie und in der menschlichen Kultur fördern.
Deutsche Übersetzung: Mark
Krüger, KopernikusGymnasium Bargteheide
MM/20/GE
www.a ms.org/mathmoments