Anstelle der Dunklen Energie … – Stars and Telescopes

Seit ein paar Wochen hab ich eine neue Idee zur Dunklen Energie, die bekanntermaßen dafür verantwortlich sein soll, dass das Universum seit einigen Milliarden Jahren in zunehmender Weise expandiert. Keiner weiß, was es mit diesem mysteriösen Stoff auf sich hat, der dafür Sorge trägt.

Um mit der eigenen Vorstellung weiter zu kommen, hab ich mir jetzt eine Woche, Abend für Abend, die Finger wund programmiert und ein erstes “Toy Model” produziert, dessen Resultate ich hier kurz zeigen möchte. In dem folgenden Film ist ein kleiner Ausschnitt (Würfel) aus dem Universum zu sehen, der sich über ca. 12 Milliarden Jahre entwickelt.

Bei der Arbeit zu beobachten sind:

eine vom Urknall herrührende allgemeine Ausdehnung,
die strukturbildende und bremsende Gravitation zwischen 30720 Teilchen (Galaxien, Galaxienhaufen, Filamente, Superhaufen …) unter Berücksichtigung einer endlichen Signalausbreitung (“Lichtgeschwindigkeit”),
meine etwas unkonventionelle Vorstellung von der Dunklen Energie, welche gegen das Ende hin die zunehmende Expansion einleitet.

Alles ist als “collisionless N-body”-Problem modelliert, so wie man z.B. üblicherweise die Kollision von Galaxien im Computer modelliert.

Die Kunst hierbei ist es, die Rechenzeit zu zügeln. Auf einem herkömmlichen Computer könnte man sich währenddessen einen Bart wachsen lassen. Ich programmiere es deshalb in CUDA, für die beiden Grafikkarten, die in meinem Computer stecken. Dank der guten Parallelisierbarkeit dieses mathematishen Problems und tausender Rechenkerne der Grafikkarten läuft es dann ca. 100x schneller als auf der CPU. Bei der Anzahl N=30720 gibt es ein gut zu handelndes Optimum in der Auslastung der eingesetzten GPUs.

In dem Programm kann ich mit vielen Parametern spielen und so eine Vorstellung von den Möglichkeiten und Grenzen des Modells gewinnen.
Natürlich muß man sich davor hüten, alles für bare Münze zu nehmen, but see yourself …

Struktur nach 12 Milliarden Jahren. Kantenlänge des Würfels ca. 150 MPc

Und hier der kurze Film. Im ersten Teil ist die beschriebene Entwicklung zu sehen, im zweiten Teil wird das letzte Modell in 3D rotiert. Die Galaxien-Cluster, Filamente und Super-Cluster bilden sich aus, obwohl der Start bei sehr geringer Entropie erfolgt.