Wie entstand unsere Milchstraße?

Von Florian Muhl

BACKNANG. Was war vor dem Urknall? Wie entstand unsere Milchstraße? Welchen Einfluss haben schwarze Löcher? Super spannende Fragen. Antworten liefern super schnelle Rechner, mit denen Wissenschaftler Simulationen erstellen. Bereits als Jugendlicher hat sich Volker Springel mit Computersimulationen beschäftigt. Im Alter von 20 Jahren ist der damalige Taus-Gymnasiast zusammen mit seinem Mitschüler Dirk Balcerczak der Frage nachgegangen: Was haben das menschliche Herz, die komplizierten Muster auf Schmetterlingsflügeln oder Zebras und tropfende Wasserhähne gemeinsam? Sie alle sind Gegenstand der physikalischen Theorie des deterministischen Chaos. Dieser Chaostheorie sind die damaligen Nachwuchswissenschaftler mithilfe einer Computersimulation auf die Spur gekommen und gewannen mit ihrem Projekt im Jahr 1990 den zweiten Preis beim Bundeswettbewerb „Jugend forscht“ im Fachbereich Physik.

Noch immer beschäftigt sich Springel mit Computersimulationen. Das Forschungsgebiet, an dem er zusammen mit vielen Kollegen arbeitet, ist die Entstehung von Galaxien. „Wir versuchen, nachzuvollziehen, wie unsere eigene Milchstraße entstanden ist.“ Von diesen Systemen mit 100 Milliarden Sternen gebe es viele im Universum. Laut Urknallmodell sei das Universum vor etwa 13,5 Milliarden Jahren entstanden. „Da gab’s noch gar nichts, keine Sterne und auch keine Galaxien. Und wir versuchen jetzt, zu verstehen, wie es dazu kam“, erläutert der 48-jährige Astrophysiker. „Die Computersimulationen sind eine der wichtigsten theoretischen Werkzeuge heutzutage. Wir berechnen letztlich die Entwicklung des Universums auf einem Superrechner.“ Mit diesen Computersimulationen prüfe er, ob sich daraus ein Weltbild ergeben würde, das physikalisch plausibel sei, das sich gut mit Beobachtungen vergleichen ließe.

Die Illustris-Simulation, die Springel geleitet hat, ist ein Beispiel für solche Berechnungen. „Wir haben dafür 8200 Rechner zusammengeschaltet. Dieser Supercomputer hat drei Monate gerechnet“, so der Max-Planck-Institut- Direktor. Zum Vergleich: „Auf einem normalen leistungsfähigen PC, den die Leute heute so zu Hause haben, hätte das fast 3000 Jahre gedauert.“ Natürlich könne man kein Experiment mit dem Universum machen, „aber wir können diese Experimente im Computer machen“, sagt Springel. „Wir können beispielsweise zwei Galaxien aufeinanderschießen und schauen, was passiert, wenn die zusammenstoßen.“ Im Computer könne man innerhalb von Minuten sehen, was innerhalb von Milliarden Jahren passiert.

Volker Springel wird im Technikforum Backnang am 9. Oktober 2019 einen Vortrag über seine Forschungsarbeiten halten.