Forscher nutzen Supercomputer zur Erforschung dunkler Materie
06/07/23 19:39
Ein Forschungsteam der University of California in Santa Cruz hat den Supercomputer Summit des Oak Ridge Leadership Computing Facility genutzt, um eine umfassende kosmologische Modellierung der Eigenschaften von Dunkler Materie durchzuführen. Dunkle Materie bildet das hypothetische kosmische Netzwerk des Universums und bleibt trotz seiner theoretischen Existenz ein Rätsel.
Gemäß dem Lambda-kalten-Dunkler-Materie (Lambda-CDM)-Modell der Big Bang-Kosmologie besteht 85% der Materie im Universum aus Dunkler Materie. Diese Materie ist aufgrund ihrer gravitativen Wirkung nachweisbar, aber ihre genaue Natur und Zusammensetzung sind unbekannt. Das Team der University of California führte über 1.000 Simulationen auf dem Supercomputer Summit durch, um den Lyman-Alpha Forest zu modellieren. Dieser Absorptionsbereich entsteht, wenn das Licht von weit entfernten Quasaren auf Materie trifft. Die Forscher verglichen die Simulationen mit tatsächlichen Beobachtungen des Lyman-Alpha Forest und schlossen mögliche Kandidaten für Dunkle Materie aus, bis sie die beste Übereinstimmung fanden.
Die Ergebnisse des Teams forderten die Hauptannahme des Lambda-CDM-Modells heraus, dass die Dunkle Materie des Universums kalt ist. Stattdessen deutete die Studie darauf hin, dass wir in einem Universum warmer Dunkler Materie leben könnten, mit schnelleren thermischen Geschwindigkeiten.
Das Projekt zeichnet sich durch seine beeindruckende Rechenleistung aus. Das Team verwendete den GPU-optimierten Hydrodynamik-Code namens Cholla, um die Simulationen durchzuführen. Dieser Code wurde erweitert, um die Physik der Dunklen Materie, Gravitation und kosmische Eigenschaften zu berücksichtigen. Diese Simulationen ermöglichen es den Forschern, die Vielfalt der physikalischen Parameter des Universums dramatisch zu variieren und direkte Vergleiche mit Beobachtungen anzustellen.
Evan Schneider, der Entwickler von Cholla, erklärte, dass die Erweiterungen von Bruno Villasenor, einem Mitglied des Teams, entscheidend für die Verbesserung des Codes waren. Dies ermöglichte es, komplexere Probleme zu lösen und verschiedene Eigenschaften der Dunklen Materie zu erforschen. Die Forscher betonen, dass solche umfangreichen Simulationen bisher nicht möglich waren und diese Arbeit einen großen Schritt nach vorne in der Kosmologie darstellt.
