Galaxienentstehung holistisch betrachtet

Viele Abläufe im Universum passieren auf riesigen Skalen, sowohl räumlich (Millionen von Lichtjahren) als auch zeitlich (Milliarden von Jahren). Diese Prozesse können daher oft nicht im Labor und nur eingeschränkt mit Messungen getestet werden, denn Beobachtungen zeigen uns immer nur einen Schnappschuss aus den unterschiedlichen Stadien der Galaxienentwicklung. Mit Hilfe von Computersimulationen werden Theorien zur Kosmologie (zum Beispiel: woraus genau könnte die dunkle Materie bestehen?) und Galaxienentwicklung überprüft. Ein Vergleich der Eigenschaften der simulierten Galaxien und der beobachteten Galaxien lässt Rückschlüsse auf die Genauigkeit der getesteten Theorien zu. Kosmologische Simulationen modellieren nicht nur einzelne Galaxies sondern ein Volumen des Universums das eine gesamte Galaxienpopulation mit tausenden Galaxien enthält. Diese Simulationen sind sehr aufwändig und erfordern die Rechenkraft von modernen Supercomputern. In den letzten Jahrzehnten sind diese Simulationen immer detaillierter und aussagekräftiger geworden. Allerdings gibt es immer noch Unterschiede zwischen den derzeitigen Simulationen und den Beobachtungen, vor allem bei den kleinsten Galaxien: den Zwerggalaxien. Durch ihre geringe Masse sind Zwerggalaxien besonders empfindlich dafür wie genau Prozesse die das interstellare Medium beschreiben, in die Simulation einbaut werden. Da diese Prozesse nur unzureichend aufgelöst werden, müssen verschiedene Annahmen und Vereinfachungen gemacht werden. Zusätzlich haben Variationen des dunkle Materie Types, zum Beispiel: kalte oder warme, oder selbst-interagierende dunkle Materie, einen besonders großen Einfluss auf die Eigenschaften von Zwerggalaxien im Vergleich zu größeren Galaxien wie unsere Milchstrasse. Dieses Projekt analysiert die Zwerggalaxien von mehreren neuartigen kosmologischen Simulationen mit verschiedenen dunkle Materien Typen in denen das interstellare Medium in noch nie da gewesenem Detail modelliert wurde. Diese detaillierte Beschreibung ermöglicht genauere Vergleiche mit zusätzlichen Beobachtungen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen die mit den vorherigen, vereinfachten Modellen nicht machbar waren. Die derzeitigen Unterschiede zwischen beobachteten und simulierten Zwerggalaxien werden von mehrere Blickwinkeln untersucht. War die bisherige Modellierung des interstellaren Mediums zu vereinfacht und daher ungenau? Oder deuten die Unterschiede darauf hin, dass wir das derzeitige Standardmodell der Kosmologie, das eine kalte dunkle Materie annimmt, grundlegend überdenken müssen? Wie robust sind die Vergleiche zwischen den beobachteten und den simulierten Galaxien?