Institution
- Name: Sternwarte der LMU; , Institut für Astronomie und Astrophysik; , Ludwig-Maximilians-Universität, München
- Address: Universitäts-Sternwarte München, Scheinerstr. 1, D-81679 München
- Project Proposal Date: 2008-04-23
Abstract:
Die Reionisation des Universums, wie die Phase der vollständigen Ionisation des intergalaktischen Mediums im Gegensatz zur etwa 700 Mio Jahre früher stattfindenden Rekombination genannt wird, hält folgende, tiefgehende Erkenntnisse über die ursprüngliche Strukturbildung im Universum bereit: Bei den größten Maßstäben die räumliche Verteilung und Anordnung der Halos aus dunkler Materie, welche sich unmittelbar vor der Epoche der Reioinisation geformt haben und in der unteren Hierarchie Vorgänge über die Entstehung der in den Halos beheimateten ersten Sterne und Galaxien. Bisher sind jedoch weder die Verursacher der Reionisation zweifelsfrei identifiziert, noch ist der zeitliche Ablauf nachvollzogen, wofür es zwei Hauptgründe gibt: Einmal mangelt es aufgrund der hohen Rotverschiebung und der weitgehenden Absorption der emittierten Strahlung zu Beginn der Reionisation an Beobachtungen. Zum anderen liegen bisher keine ausreichenden, umfangreichen Codes zur Simulationen und Modellierung der Reionisation vor. Ein entscheidendes Hindernis bei der Programmentwicklung war dabei stets die Umsetzung der Berechnung des 3-dimensionalen Strahlungstransports in seiner vollen Zeitabhängigkeit. Die intrinsisch sphärische Symmetrie von Strahlungsquellen in einem kartesisches Rechtssystem zu beschreiben, stellt sich dabei als besondere Herausforderung dar. Im Zuge dieser Arbeit wurde dieses Problem in seinen Ansätzen gelöst und ein völlig neues, astrophysikalisches Tool geschaffen, mit dem der zeitabhängige, 3-dimensionale Strahlungstransport grundsätzlich berechnet werden kann. Für die Entwicklung des FORTRAN-Codes war es notwendig, die komplexe geometrische Struktur aus räumlicher Anordnung von Quellen, Dichteverteilung des Mediums und sich überlagernd ausbreitender Strahlung in einem Konzept zu vereinen, und zusammen mit der Lösung der Strahlungstransportgleichung sowie der Ratengleichungen in ein Schema von zeitlichen Iterationen einzubetten. Mit Hilfe dieses Tools ist es schließlich möglich, erste Simulationen über den zeitlichen Ablauf der Phase der Reionisation durchzuführen und dabei die wesentlichen Entwicklungsstufen und Prozesse zu beobachten.