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SIMULATIONEN
Rechenzeit für kosmische Kollisionen
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Jena
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8. November 2011

Realistische Simulationen astrophysikalischer Phänomene benötigen extrem leistungsstarke Computer und in der Regel eine lange Rechenzeit. Ein internationales Forschungsprojekt, das sich mit Neutronensternen und Schwarzen Löchern beschäftigt, bekam nun fast 20 Millionen Stunden Computerzeit bewilligt. Sie sollen genutzt werden, um mehr über die Kollision von Schwarzen Löchern zu erfahren.

Kollision Schwarzer Löcher

Kollision zweier Schwarzer Löcher: In dieser Grafik wurden die Daten einer Simulation  visualisiert. Der zeitliche Ablauf der Kollision ist von unten nach oben durch die spiralförmigen Bewegungsspuren von zwei Schwarzen Löchern dargestellt, die zu einem Schwarzen Loch verschmelzen (in Rot statt Schwarz zur besseren Sichtbarkeit). Bild: Thierfelder / Brügmann (SFB/TR7)

Spitzenforschung hängt zunehmend von der Verfügbarkeit enormer Rechenleistung ab. In Europa entsteht deshalb derzeit ein Netzwerk von Supercomputern, um Rechenprobleme immenser Größe lösen zu können. Verschiedene Supercomputerzentren haben sich zur Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE) zusammengeschlossen und vergeben Rechenzeit an ausgewählte Forschungsvorhaben. An einem von nur 24 europäischen Großprojekten, die dieses Jahr bewilligt wurden, sind maßgeblich Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena beteiligt.

Gemeinsam mit Kollegen aus anderen Ländern bekamen sie für umfangreiche Forschungen zu Schwarzen Löchern und Neutronensternen insgesamt 19,7 Millionen Stunden an Computerzeit zugesprochen. Ab dem 1. November 2011 stehen ihnen dafür Supercomputer in Jülich und im französischen Bruyères-le-Châtel zur Verfügung. Die Rechenzeit entspricht 2.250 Prozessoren, die ein Jahr lang ohne Unterbrechung rechnen.

Allein die Kosten für Strom und Kühlung würden den Etat einer einzelnen Forschergruppe bei Weitem übersteigen. "Zu den großen Herausforderungen der Physik gehören die Einsteingleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie", erläutert Prof. Dr. Bernd Brügmann, Lehrstuhlinhaber für Gravitationstheorie der Universität Jena und Leiter der Jenaer Forschungsgruppe.

"Relativistische Doppelsternsysteme bewegen sich nicht auf den klassischen Keplerellipsen, sondern folgen Spiralen, die unweigerlich in einer Kollision enden", erklärt Brügmann, der das Jenaer Projekt im Rahmen des Sonderforschungsbereichs/Transregio 7 "Gravitationswellenastronomie" leitet. Dabei sollten enorme Energie in Form von Gravitationswellen freigesetzt werden, die man allerdings bislang - trotz intensiver Bemühungen - noch nicht nachweisen konnte.

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Die genaue Vorhersage der Gravitationswellen durch Computersimulationen kann den Forschern jedoch helfen, das Signal von zwei Schwarzen Löchern aus dem Rauschen der Detektoren herauszufiltern und zu analysieren. "Schwarze Löcher leuchten zwar nicht, aber in der Gravitationswellenastronomie wären auch die finstersten Ecken des Universums aufgrund der Gravitationswellen sichtbar", so Brügmann.

Das Forscherteam besteht aus mehr als 20 Physikern, die an den Universitäten von Jena, Cardiff, Wien, den Balearischen Inseln und dem California Institute of Technology arbeiten. Die Simulationen verwenden Software, die von Brügmann und seiner Arbeitsgruppe in Jena im Rahmen des SFB und eines Graduiertenkollegs der Deutschen Forschungsgemeinschaft entwickelt wird. Die Möglichkeit, seit Anfang des Monats die leistungsfähigsten Großrechner nutzen zu können, ist für die Forscher eine große Chance: "Wir freuen uns sehr darauf, in der obersten Liga der internationalen Supercomputer mitzurechnen", so Brügmann.

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