Die Aquarius-Simulation des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) soll Aufschluss über dunkle Materie geben, indem sie sie von der Entstehung des Weltalls bis zur Gegenwart auf einem Linux-Superechner nachbildet. Das war auf dem Kongress des Chaos Computer Club in Berlin zu erfahren.
Seit sechs Monaten läuft die Dunkle-Materie-Simulation namens Aquarius im Leibniz-Rechenzentrum, berichtete Mark Vogelsberger in seinem Vortrag auf dem 24. Chaos Communication Congress (24c3), der derzeit in Berlin stattfindet. Die Aquarius-Simulation läuft auf einem Teil der 9728 CPU-Kerne des Superrechners. Sie ist mit vier Millionen CPU-Stunden und rund 50 TByte Daten-Output die bislang größte virtuelle Simulation zur Entstehung des Universums. Voran ging im MPA die Millenium-Simulation auf 512 CPUs, die einen Monat lief. Ende Januar 2008 wird die Aquarius-Simulation in der Gegenwart des Universums angelangt sein. Dann erst beginnt die Auswertung der Daten, die laut Vogelsberger mehrere Jahre in Anspruch nehmen wird.
Ein Ergebnis der Aquarius-Simulation soll eine Karte der Gammastrahlung im Universum werden, die Aufschluss über dunkle Materie gibt, erläuterte Vogelsberger, der auch regelmäßig für das Linux-Magazin schreibt. Der Astrophysiker promoviert seit einem Jahr am MPA in Garching bei München über die innere Struktur dunkler Materie, also ihre Eigenschaften und Verteilung in der Milchstraßengalaxie. Dunkle Materie könne nicht mittels Licht oder elektromagnetischer Strahlung gemessen werden, erklärte Vogelsberger gegenüber Linux-Magazin Online.
Die so genannte dunkle Materie (dark matter) stellt 23 Prozent des Universums, während den Hauptanteil dunkle Energie (dark energy, 73 Prozent) und den geringsten Anteil Materie-Atome ausmachen (vier Prozent). Simulationen wie Aquarius beschränken sich auf die dunkle Materie, weil sonst zuviele Daten anfallen. Sie benutzen Satelliten-Aufnahmen, in denen stets ein vergangener Zustand des Universums dargestellt ist, führte Vogelsberger in seinem Vortrag aus. Simuliert wird demnach der Verdichtungsprozess entlang der zeitlichen Achse bis zur Gegenwart des Weltalls. Im Gegensatz etwa zur Mikrophysik, so Vogelsberger, können Ergebnisse über den Werdegang des Universums nicht experimentell im Labor ermittelt werden. Stattdessen bildet man Modelle, die mit Superrechnern als Simulation nachgestellt werden. So lässt sich beispielsweise die Interaktion zweier Galaxien simulieren – oder die Verteilung dunkler Materie im Weltall. Anschließends wird überprüft, ob das Ergebnis der Simulation mit den realen Beobachtungen übereinstimmt.
Die simulierte Interaktion von Galaxien ist unter anderem in der öffentlichen Simulations-Software des MPA namens Gadget enthalten. Diese Software (Version: 2.0) stellt das MPA in einer stark abgespeckten Version neben umfangreichen Dokumentationen und visuellen Beispielen auf seinen Webseiten quelloffen zum Download bereit. Die Lizenz ist GPL. In der öffentlichen Version fallen viele Implementierungen weg, die astronomische Körper und Kräfte simulieren, sagte Mark Vogelsberger in seinem Vortrag. Denn die finden nur in der sogenannten internen Version Verwendung, die zum Beispiel von den Mitgliedern des Virgo-Konsortiums verwendet wird. Das Virgo-Konsortium für kosmologische Superrechner-Simulationen wurde 1994 gegründet und besteht inzwischen weltweit aus neun akademischen Instituten und rund 80 Einzelpersonen. Die aktuelle Version der öffentlichen Gadget-Software, die Mitte der 90er Jahre der damalige Doktorand Volker Springel entwickelte, beträgt seit Mai 2005 zwei, während die interne Version die Nummer drei hat.
Die Simulationen findet auf dem Superrechner HLRB II im Leibniz-Rechenzentrum München statt. Dieses System wurde 2006 mit 4096 Kernen in Betrieb genommen, 2007 auf 9728 Kerne aufgestockt und läuft mit einem Suse-Enterprise-Server 10.
Die Vortragsankündigung von Mark Vogelsberger auf den Fahrplan-Seiten des 24. Chaos-Kommunikation-Kongresses verlinkt weitere Informationen über Simulationen zur Entstehung des Universums.
