Supercomputer in der Anwendung

Einsatzgebiete für Supercomputer

Astrophysik: Entwicklung von Galaxien und Sternhaufen

In der nächsten Dekade startet der GAIA-Satellit als Key Project der ESA in der Astrophysik. Er soll Positionen, Geschwindigkeiten und physikalische Eigenschaften von rund 100 Millionen Sternen mit bisher unerreichter Genauigkeit messen. Besonderes Interesse gilt dabei dem lokalen Bereich unserer Galaxis, der komplett vermessen werden soll.

Computersimulationen, basierend auf direkten N-Körper-Modellen, sind die einzige Möglichkeit, Gleichgewicht und Dynamik der Galaxis als Ganzes zu verstehen und so auf theoretischem Niveau mit den erwarteten Ergebnissen von GAIA Schritt halten zu können. Dabei stehen die folgenden Probleme zurzeit im Interesse der Forschung:

  • Turbulenz im interstellaren Medium

  • Wechselwirkung des turbulenten interstellaren Mediums mit den Sternen

  • Dynamik dichter Sternsysteme

Bislang ist die Rechenleistung der zur Verfügung stehenden Supercomputer jedoch bei weitem nicht ausreichend, um realistische Modelle zu behandeln. Somit bleibt nichts anderes übrig, als die Problemgröße an die Rechenkapazitäten anzupassen. Schließlich versucht man, durch Variation auf das reale Problem zu skalieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass solche Skalierungen unzuverlässig sein können. Beim Überschreiten kritischer Problemgrößen treten neue, nicht vorhergesehene oder für unwichtig gehaltene Phänomene auf.

Video: Durch einen Klick auf das Bild öffnet sich unser Videoplayer. Die Animation zeigt die Wechselwirkung eines Planeten mit einer Staubscheibe. Die Staubteilchen „spüren“ dabei die Gravitation des Planeten und des Zentralsterns sowie den Strahlungsdruck durch das Licht des Sterns.
Video: Durch einen Klick auf das Bild öffnet sich unser Videoplayer. Die Animation zeigt die Wechselwirkung eines Planeten mit einer Staubscheibe. Die Staubteilchen „spüren“ dabei die Gravitation des Planeten und des Zentralsterns sowie den Strahlungsdruck durch das Licht des Sterns.

Ziel der Modellierung ist, Strukturen zu untersuchen, die der Planet in der Staubscheibe erzeugt (Ringe, überdichte Regionen) und zu schauen, ob man diese Strukturen beobachten kann.