Vom berechneten zum beobachteten Universum: Studium der Galaxienentstehung mit stellarer Kinematik und starkem Gravitationslinseneffekt

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Springel
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391742280

Kosmologische Simulationen der Galaxienbildung sind die leistungsfähigste Technik zur Berechnung der nichtlinearen Entwicklung der kosmischen Strukturbildung. Dieser Ansatz beginnt mit den Anfangsbedingungen, die während des Urknalls gesetzt wurden - und welche genau im kosmologischen Standardmodell spezifiziert sind - und entwickelt sie forwärts in der Zeit zur heutigen Epoche, wodurch sich detaillierte Vorhersagen ergeben, die sich für die Prüfung des kosmologischen Paradigmas eignen. Gleichzeitig haben moderne Galaxiendurchmusterungen wie LAMOST und MaNGA eine noch nie dagewesene Qualität und Reichhaltigkeit ihrer Daten erreicht und produzieren aus den Beobachtungen starke Einschränkungen für die Entwicklung von Galaxien über die kosmische Zeit. Dies verlangt nach intensivierten Bemühungen, das berechnete mit dem beobachteten Universum zu vergleichen. Ein solcher Vergleich verspricht erhebliche Fortschritte in unserem Verständnis der Galaxienbildung und Antworten auf langjährige Fragen in diesem Gebiet. Dieses Projekt vereint führende deutsche und chinesische Gruppen in der Galaxienbildung, die bereits eine Vergangenheit der erfolgreichen Zusammenarbeit haben. Die hier vorgeschlagene Arbeit konzentriert sich auf das Studium der Galaxienbildung durch stellare Kinematik und starke Gravitationslinsen. Es verbindet weltweit führende hydrodynamische Simulationsmodelle mit hochmodernen Analysetechniken und modernen Beobachtungsdaten. Durch die Kombination der komplementären Kompetenz der deutschen und chinesischen Forscher wollen wir Antworten auf lange offene Fragen finden, unter anderem: Was ist die wahre Ursache für die Anomalien in den Helligkeitsverhältnissen von Linsenabbildungen und was bedeutet das für die Gültigkeit der CDM-Kosmologie? Was sagen kinematische Daten von Galaxien über ihre Entstehungsgeschichte? Sind die internen Dichteverteilungen für beobachtete Galaxien im Einklang mit der dunklen Materie Kosmologie? Werden die chemischen Anreicherungsmuster in Beobachtungsdaten auch in simulierten Galaxien wiedergegeben? Was ist die Häufigkeit der galaktischen Balken und welche Rolle spielen sie bei der Ausprägung der inneren Struktur der Galaxien? Können Beobachtungen die in den simulierten Galaxien vorhergesagten Magnetfelder einschränken? Unser Projektteam ist besonders gut geeignet, um diese wichtigen Fragen zu beantworten, durch den Einsatz modernster Simulationsmodelle und durch privilegierten Zugang zu Beobachtungsdaten. Wir werden auch eine neue Generation von Astrophysikern ausbilden, die an der Spitze des Feldes stehen und gleichzeitig die wissenschaftlichen Beziehungen zwischen den deutschen und chinesischen Forschungsgemeinschaften stärken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Shude Mao