Mit Hilfe von Thesan, der größten und detailreichsten kosmologischen Simulation, zeigt ein internationales Forschungsteam, wie die Strahlung der ersten Galaxien den Kosmos veränderten und zur Reionisierung des interstellaren Wasserstoffgases führten. „Andere Simulationen konnten bisher nicht nachvollziehen, wie Galaxien das sie umgebende Gas im jungen Universum beeinflussen“, erklärt Enrico Garaldi, Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching. „Thesan ist die erste Simulation, die quantitativ erklärt, wie die ersten Galaxien das Gas in ihrer Umgebung verändern.“ Für das Thesan-Projekt arbeitete das MPA drei Jahre mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard University zusammen. Die Rekonstruktion des frühen Universums ist eine Herausforderung, da dabei äußerst komplizierte, chaotische Wechselwirkungen modelliert werden, unter anderem zwischen Schwerkraft, Gas und Strahlung. Thesan berechnet diese mit der höchsten Detailgenauigkeit und über das größte Volumen aller bisherigen Simulationen. Dazu kombiniert Thesan ein realistisches Modell der Galaxienbildung mit einem Algorithmus, der die Wechselwirkung zwischen Licht und Gas verfolgt, sowie mit einem Modell für kosmischen Staub. Die neue Simulation umfasst 300 Millionen Lichtjahre, modelliert eine Milliarde Jahre in der Entwicklung des Universums und erlaubt einen Blick auf die Zeit, als dort die ersten Sterne zu leuchten begannen und ihr Licht das sie umgebende Gas erwärmte – der Ausgangspunkt aller Entwicklungen. Für Thesan rechneten 60.000 Kerne des SuperMUC-NG zusammen rund 30 Millionen CPU-Stunden, auf einem Desktop-Rechner hätte das 5.700 Jahre gedauert.
Thesan Simulation: Das Bild zeigt sechs Eigenschaften des Universums. Grafik: MPA