Kosmische Entwicklung im Detail simulieren

Das Sternenlicht und komplexe chemische Reaktionen beeinflussen das Gas um Galaxien mehr, als es bisherige Computersimulationen vermuten ließen. Das zeigen erste Ergebnisse einer gigantischen Simulation auf einem Netzwerk aus Supercomputern. Indem sie die neuen Daten mit Beobachtungen der ersten Galaxien vergleichen, wollen die Forschenden nun herausfinden, wie schwere Elemente im Universum entstanden sind und sich verteilt haben.

Beim Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren sind zunächst nur die leichtesten Elemente Wasserstoff und Helium sowie eine geringe Menge an Lithium entstanden, dem drittleichtesten Element. Alle schwereren Elemente, ohne die es keine Planeten und kein Leben geben könnte, bildeten sich durch Kernfusion in Sternen erst später. Wann und wie sie sich im Weltall verteilt haben, ist noch nicht restlos aufgeklärt.

Neue Erkenntnisse durch den Vergleich unzähliger Spektren

Im Gegensatz zu früheren Simulationen berücksichtigt das neue Simulationsprojekt mit Namen MEGATRON, wie genau sich die Strahlung der Sterne im Weltall ausbreitet. Zudem bezieht es die Entwicklung von 80 verschiedenen Bestandteilen des Gases zwischen den Sternen und Galaxien ein. Auf diese Weise haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits 175 000 simulierte Spektren von Galaxien erhalten, die sich nun mit Beobachtungen – etwa des James-Webb-Weltraumteleskops – vergleichen lassen.

Erste Ergebnisse hat das Team bereits: So müsse es laut den Simulationen viele – bislang unbeobachtete – leuchtschwache Zwerggalaxien mit einem ungewöhnlich geringen Eisenanteil geben, nach denen Forschende nun mit Großteleskopen suchen können.