Die unsichtbare dunkle Materie ist am Rand einer Galaxie am besten detektierbar. Das ist ein Ergebnis der Aquarius-Simulation, die das Max-Planck-Institut für Astrophysik heute bekannt gab. Bisher vermutete man, dass man dunkle Materie eher im Zentrum suchen solle. Aus bisherigen Simulationen weiß man, dass dunkle Materie in Klumpen vorkommt, die Gamma-Strahlung aussenden. Im Zentrum einer Galaxie überlagern jedoch Gamma-Strahlungen anderer Himmelsobjekte die Strahlung der dunklen Materie. Außerdem ist die dunkle Materie im Zentrum einer Galaxie zwar dichter, ihre Struktur dafür insgesamt aber gleichmäßiger. Mehr Erfolg verspricht darum, Messgeräte wie Teleskope oder Satelliten nicht direkt ins Zentrum zu richten, sondern einige Winkelgrade seitwärts. Die Verteilung der dunklen Materie ist hier feiner, so dass die Klümpchen und ihre Strahlung für Detektiergeräte besser sichtbar sind. Außerdem fällt störende Strahlung geringer aus.

Das Bild zeigt die Klumpen dunkler Materie (lila) in einer simulierten Galaxie mit der Größe der Milchstraße. Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik.

Für diese Ergebnisse lief eine Simulation mit dem Namen Aquarius rund acht Monate auf Linux-Superrechnern im Forschungszentrum Garching. Sie benötigte insgesamt 3,5 Millionen Rechnerstunden: "Mitunter glaubte ich, sie wird nie fertig", sagt der leitende Wissenschaftler Volker Springel in der Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts. Die Simulationssoftware mit dem Namen Gadget begann Springel Mitte der 90er Jahre als Doktorand. Die Software steht quelloffen in einer älteren, abgespeckten Version auf den Seiten des Instituts zur Verfügung. Die Version, mit der Aquarius lief, enthält viel mehr Implementierungen, die astronomische Körper und Kräfte simulieren. Auch diese Version soll im Laufe des nächsten Jahres quelloffen werden, sagte Springel gegenüber Linux-Magazin Online.

Die Simulationen fand auf dem Superrechner HLRB II im Leibniz-Rechenzentrum in Garching bei München statt. Dieses System wurde 2006 mit 4096 Kernen in Betrieb genommen, 2007 auf 9728 Kerne aufgestockt und läuft mit einem Suse-Enterprise-Server. Auf dem vergangenen Chaos Communication Congress des Chaos-Computer-Clubs stellte Linux-Magazin-Autor Mark Vogelsberger die Aquarius-Simulation vor (Linux-Magazin Online berichtete). Vogelsberger promoviert über dunkle Materie am Max-Planck-Institut für Astrophysik.

Der dunkle, also unsichtbare Anteil an der Materie im Weltall beträgt nach dem heutigen Stand der Forschung etwa 85 Prozent. Dunkle Materie ist nur durch ihre Gamma-Strahlung detektierbar, nicht mittels Licht oder elektromagnetischer Strahlung. Prinzipiell können astrophysikalische Aussagen kaum experimentell im Labor ermittelt werden. Stattdessen stellen Astrophysiker Modelle auf und stellen sie mit Simulationen auf Superrechnern nach, um Ergebnisse zu erhalten. Anschließend überprüfen sie anhand von Satellitenaufnahmen, ob die Ergebnisse mit den realen Beobachtungen übereinstimmen.