Nieuwe computersimulatie geeft realistisch beeld van het heelal

Het Illustris-project, een samenwerking van Europese en Amerikaanse astronomen, heeft in Nature de eerste resultaten gepresenteerd van een nieuwe grote computersimulatie van de grootschalige structuur van het heelal en het ontstaan van sterrenstelsels. De simulatie begint slechts 12 miljoen jaar na de oerknal en laat zien hoe kosmisch gas en donkere materie zich in de loop van de miljarden jaren tot een ‘web’ van sterrenstelsels hebben georganiseerd.

Bij de simulatie is met tal van fysische verschijnselen rekening gehouden. Niet alleen met de uitdijing van het heelal en de aantrekkingskracht die materie op zichzelf uitoefent, maar ook met kleinschaligere processen als de evolutie van sterren, de gevolgen van supernova-explosies en het ontstaan van zwaardere chemische elementen.

Dat klinkt ingewikkeld, en dat is het ook. Niet voor niets heeft de simulatie ongeveer 16 miljoen uur rekentijd gekost, verdeeld over 8192 processors. Alles bij elkaar hebben de berekeningen, die eind 2013 werden afgerond, maanden in beslag genomen.

Het nagebootste Illustris-heelal stemt veel beter overeen met het waargenomen heelal dan eerdere heelalsimulaties. Het vertoont een realistisch mengsel van spiraalvormige en elliptische sterrenstelsels, die ook nog eens de juiste chemische samenstelling hebben. Maar volmaakt is het resultaat nog niet: in het virtuele heelal komt de vorming van sterren in kleine sterrenstelsels eerder op gang dan in werkelijkheid lijkt te zijn gebeurd.