Welche Rolle spielen Schwarze Löcher und aktive Galaxienkerne bei der Entwicklung von Galaxien und deren Strukturbildung? Wie entstehen massereiche Sterne als Grundbausteine von Galaxien? – Nur zwei der großen unbeantworteten Fragen in der Astronomie. Beobachtungsdaten liefern hierzu Anhaltspunkte, für ein besseres Verständnis der Galaxien- oder Sternenentwicklung jedoch sind Modellrechnungen unerlässlich.
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Derzeit aber halten astrophysikalische Simulationsrechnungen nicht Schritt mit den wissenschaftlichen Erkenntnissen aus der beobachtenden Sternenkunde, ermöglicht etwa durch satellitengestützte Teleskope wie das Hubble Space Telescope, oder durch neue Techniken für die erdbasierte Himmelsbeobachtung: Was fehlt, sind noch leistungsfähigere Rechner, die modernsten Anforderungen genügen.
Mit 724.100 Euro fördert die VolkswagenStiftung jetzt ein Vorhaben, dessen Ziel es ist, einen anwendungsspezifischen Hochleistungsrechner für astrophysikalische Simulationsrechnungen zu bauen. Die Architektur dieses Rechners soll ganz spezifisch die Simulation der Sternentstehung in interstellarer Materie und der Bildung und Entwicklung Schwarzer Löcher und ihrer Galaxien ermöglichen. Getragen wird das „Project GRACE: Astrophysical computer simulations using programmable hardware“ von drei Wissenschaftlerteams unter Leitung von Professor Rainer Spurzem, Astronomisches Rechen-Institut Heidelberg, Professor Dr. Reinhard Männer, Lehrstuhl für Informatik V der Universität Mannheim, und Professor Dr. Andreas Burkert, Universitätssternwarte der Universität München.
Neben der Konstruktion des auch auf Hardware-Ebene programmierbaren Computers geht es darum, Algorithmen zu entwickeln und schließlich Berechnungen zu den oben genannten astrophysikalischen Fragestellungen vorzunehmen. Das Rechnerkonzept basiert auf der Kombination einer in Japan entwickelten Rechnerplattform höchster Leistungsfähigkeit zur Berechnung der Gravitationswechselwirkung für große Partikelzahlen mit einer flexibel rekonfigurierbaren Komponente zur Behandlung von Gasströmen in dichten stellaren Medien sowie im interstellaren Raum. Der Simulationsansatz berücksichtigt gravitative Kräfte einschließlich der Selbstgravitation sowie gasdynamische Prozesse.
Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen sollen mit aktuellen und zukünftigen Beobachtungsdaten verglichen werden. Erwartet wird, dass die Erkenntnisse einen großen Einfluss auf die astrophysikalische Forschung haben.
(idw – VolkswagenStiftung, 05.07.2004 – DLO)
