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<!DOCTYPE html>

<title>Bolshoi-Simulation</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Bolshoi-Simulation</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Die kosmologische <b>Bolshoi-Simulation</b> (<a href="Russische_Sprache" title="Russische Sprache">russisch</a> <i>bolschoi</i> für „groß“) wurde im Jahr 2010 auf dem <a href="SGI_Altix" title="SGI Altix">Pleiades</a> <a href="Computer" title="Computer">Supercomputer</a> des <a href="NASA" title="NASA">NASA</a> Ames Research Centers durchgeführt. Sie ist die bis dato genaueste Simulation der Entwicklung der Makrostrukturen in unserem <a href="Universum" title="Universum">Kosmos</a>.<sup id="cite_ref-IEEESpectrum_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-IEEESpectrum-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Für die Simulation wurden das gegenwärtige <a href="Lambda-CDM-Modell" title="Lambda-CDM-Modell">Standardmodell</a> des <a href="Universum" title="Universum">Universums</a> (<a href="Lambda-CDM-Modell" title="Lambda-CDM-Modell">ΛCDM</a>) und die Daten des <a href="Wilkinson_Microwave_Anisotropy_Probe" title="Wilkinson Microwave Anisotropy Probe">Wilkinson Microwave Anisotropy Probe</a> (WMAP)-Teams der NASA genutzt.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Bolshoi hatte zur Aufgabe, die Evolution der <a href="Dunkle_Materie" title="Dunkle Materie">Dunklen-Materie</a>-Halos im Kosmos zu berechnen und zu modellieren, das Unsichtbare sichtbar zu machen und den Astronomen Hinweise zu geben, wo sie nach welchen Strukturen suchen sollen.

</p><p>Die ersten beiden einer Reihe von Artikeln zu „Bolshoi“ wurden 2011 im <i>Astrophysical Journal</i> veröffentlicht.<sup id="cite_ref-ApJ740-102_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-ApJ740-102-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Mittlerweile stehen die Daten den Astronomen und Astrophysikern zur Verfügung.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Grundlagen">Grundlagen</h2></div>

<p>Eine erfolgreiche Simulation zeichnet sich dadurch aus, dass deren Ergebnisse mit den beobachtbaren Strukturen des Universums übereinstimmt. Da die Bolshoi-Simulationen auf dem Standardmodell des Universums ΛCDM beruhen, sind stimmige Resultate zugleich eine Bestätigung des ΛCDM-Ansatzes, aus dem die Dynamiken der galaktischen Bewegungen und die Geschichte des Universums hervorgeht und der künftige Forschungspfade aufzeigt.

Die Bolshoi-Simulation ist nicht die erste derartige Simulation (siehe <a href="Millennium-Simulation" title="Millennium-Simulation">Millennium-Simulation</a>), sie ist aber nach Auffassung von Astrophysikern diejenige, die den tatsächlichen Strukturen am besten entspricht. Die 2005 ff. erfolgten Millennium-Simulationen nutzten ältere Daten von WMAP, die inzwischen als überholt gelten. Im Ergebnis zeigten sich Abweichungen zwischen den Millennium-Ergebnissen und tatsächlichen Beobachtungen, z. B. was die genaue Verteilung von Galaxien und Galaxienhaufen anbelangt.

Bolshoi nutzte dagegen die neuesten Daten von WMAP, ist höher aufgelöst und ist mittlerweile tiefer ausgewertet. Auch Bolshoi betrachtet allerdings einen beliebigen Bereich des Universums, sodass Vergleiche mit tatsächlichen Beobachtungen aus der irdischen Perspektive nur auf statistischem Wege erfolgen können. Die errechneten Strukturen sind nicht ›real‹, geben diese aber sehr gut wieder.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Methoden">Methoden</h2></div>

<p>Die Bolshoi-Simulation verfolgte die Entwicklung der Verteilung von 8,6 Milliarden »Teilchen« Dunkler Materie, wobei jedes »Teilchen« 100 Millionen <a href="Sonnenmasse" title="Sonnenmasse">Sonnenmassen</a> repräsentiert, in einem Kubus mit einer <a href="Entfernungsma%C3%9F#Mitbewegte_Entfernung" class="mw-redirect" title="Entfernungsmaß">mitbewegten</a> Kantenlänge von 1 Milliarde <a href="Lichtjahr" title="Lichtjahr">Lichtjahren</a>.

In dem Modell dominieren Dunkle Materie und die <a href="Expansion_des_Universums" title="Expansion des Universums">Expansion des Universums</a> die Evolution des Kosmos. Die Dynamiken werden durch das ΛCDM-Modell und die Einsteinsche <a href="Allgemeine_Relativit%C3%A4tstheorie" title="Allgemeine Relativitätstheorie">Allgemeine Relativitätstheorie</a> beschrieben. ΛCDM ist ein Ansatz, der kalte Dunkle Materie (cold dark matter, CDM) und die kosmologische Konstante Λ (Dunkle Energie, Lambda Λ), die die beschleunigte Ausdehnung des Universums beschreibt, berücksichtigt.

</p><p>Die ersten 100 Millionen Jahre nach dem <a href="Urknall" title="Urknall">Urknall</a> können analytisch abgeleitet werden. »Bolshoi« setzt 20 Millionen Jahre nach dem <a href="Urknall" title="Urknall">Big Bang</a> bei einer <a href="Rotverschiebung" title="Rotverschiebung">Rotverschiebung</a> von <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle z=80}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle z=80}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/31564a898bebbb26d6a58f0416d0408b0154969e.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:6.512ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle z=80}" loading="lazy"></span> ein.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Ergebnisse">Ergebnisse</h2></div>

<p>Es wird eingeschätzt, dass die Bolshoi-Simulation die beste Annäherung an die Realität ergeben hat, die bisher bei derartigen Simulationen erreicht wurde. Bolshoi zeigt ein Universum, in dem die <a href="Galaxie" title="Galaxie">Galaxien</a> bzw. <a href="Galaxienhaufen" title="Galaxienhaufen">Galaxienhaufen</a> entlang hunderte Millionen <a href="Lichtjahr" title="Lichtjahr">Lichtjahre</a> langer <a href="Filamente_und_Voids" class="mw-redirect" title="Filamente und Voids">Filamente</a> aufgereiht sind, wobei diese Filamente immense Leerräume (voids) umschließen. Daraus ergibt sich die schaumartige Struktur des Universums mit ›voids‹ und ›walls‹. Diese Struktur wird durch Untersuchungen wie den <a href="Sloan_Digital_Sky_Survey" title="Sloan Digital Sky Survey">Sloan Digital Sky Survey</a> bestätigt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="»Big_Bolshoi«-_bzw._»MultiDark«-Simulation"><span id=".C2.BBBig_Bolshoi.C2.AB-_bzw._.C2.BBMultiDark.C2.AB-Simulation"></span>»Big Bolshoi«- bzw. »MultiDark«-Simulation</h2></div>

<p>Neben der eigentlichen Bolshoi-Simulation wurde auch ein größeres Modell berechnet, das einen <a href="W%C3%BCrfel_(Geometrie)" title="Würfel (Geometrie)">Kubus</a> mit einer Kantenlänge von 4 Milliarden Lichtjahren enthält. Es umfasst somit ein 64-fach größeres Volumen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Die_Bolshoi-Planck-Simulation">Die Bolshoi-Planck-Simulation</h2></div>

<p>2013 wurde – ebenfalls auf dem Supercomputer Pleiades der <a href="NASA" title="NASA">NASA</a> – eine neue Simulation mit der gleichen Auflösung (8,6 Milliarden »Teilchen« Dunkler Materie à 200 Millionen Sonnenmassen in einem Kubus mit einer Kantenlänge von 1 Milliarde Lichtjahren) wie »Bolshoi« durchgeführt, in die zusätzlich Daten des Satelliten »Planck« und Auswertungen des Planck-Teams eingingen. Die Ergebnisse dieser Simulation wurden 2014 veröffentlicht.<sup id="cite_ref-Bolshoi-Planck_5-0" class="reference"><a href="#cite_note-Bolshoi-Planck-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Trivia">Trivia</h2></div>

<p>Die isländische Künstlerin <a href="Bj%C3%B6rk" title="Björk">Björk</a> nutzte Bilder der Bolshoi-Simulation während der Aufführung des Biophilia-Konzerts für ihren Titel »Dark Matter«.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>In Deutschland erschien im 3. <a href="Quartal" title="Quartal">Quartal</a> 2014 <i>Geo kompakt</i> Nr. 39 <i>Die Milchstraße</i>; in dem auf der beigelegten DVD enthaltenen Film <i>Rätsel der Galaxis</i> / <i>Au coeur de la voie lactée</i> (produziert 2010, Regie Duncan Copp, Ausstrahlung 2014 auf <a href="Arte" title="Arte">arte</a>) wird die Bolshoi-Simulation ausführlich vorgestellt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://hipacc.ucsc.edu/Bolshoi/">Offizielle Website des Projekts</a></li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://astronomy.nmsu.edu/aklypin/Bolshoi/">A. Klypin’s (NMSU) Bolshoi Cosmological Simulation Website</a></li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://hipacc.ucsc.edu/Bolshoi/Movies.html">Bolshoi Movies</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-IEEESpectrum-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-IEEESpectrum_1-0">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Joel R. Primack: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://spectrum.ieee.org/aerospace/astrophysics/the-cosmological-supercomputer"><i>The Cosmological Supercomputer. How the Bolshoi simulation evolves the universe all over again.</i></a> In: <i>IEEE Spectrum.</i> IEEE Spectrum, 1. Oktober 2012,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 31. Dezember 2013</span> (englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ABolshoi-Simulation&rft.title=The+Cosmological+Supercomputer.+How+the+Bolshoi+simulation+evolves+the+universe+all+over+again&rft.description=The+Cosmological+Supercomputer.+How+the+Bolshoi+simulation+evolves+the+universe+all+over+again&rft.identifier=&rft.creator=Joel+R.%26%2332%3BPrimack&rft.publisher=IEEE+Spectrum&rft.date=2012-10-01&rft.language=en"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Brian Hayes: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20140810155525/http://www.americanscientist.org/issues/id.14338,y.0,no.,content.true,page.7,css.print/issue.aspx"><i>A Box of Universe.</i></a> In: <i>americanscientist.org.</i> Sigma Xi, The Scientific Research Society, archiviert vom <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r250917974">

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</style><span class="dewiki-iconexternal"><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.americanscientist.org%2Fissues%2Fid.14338%2Cy.0%2Cno.%2Ccontent.true%2Cpage.7%2Ccss.print%2Fissue.aspx">Original</a></span> am <span style="white-space:nowrap;">10. August 2014</span><span>;</span><span class="Abrufdatum"> abgerufen am 16. September 2022</span> (englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ABolshoi-Simulation&rft.title=A+Box+of+Universe&rft.description=A+Box+of+Universe&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20140810155525%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.americanscientist.org%2Fissues%2Fid.14338%2Cy.0%2Cno.%2Ccontent.true%2Cpage.7%2Ccss.print%2Fissue.aspx&rft.creator=Brian%26%2332%3BHayes&rft.publisher=Sigma+Xi%2C+The+Scientific+Research+Society&rft.date=&rft.source=http://www.americanscientist.org/issues/id.14338,y.0,no.,content.true,page.7,css.print/issue.aspx&rft.language=englisch"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-ApJ740-102-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-ApJ740-102_3-0">↑</a></span> <span class="reference-text">Anatoly A. Klypin, Sebastian Trujillo-Gomez, JoelPrimack: <cite style="font-style:italic">Dark Matter Halos in the Standard Cosmological Model: Results from the Bolshoi Simulation</cite>. In: <cite style="font-style:italic">The Astrophysical Journal</cite>. <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>740</span>, 20. Oktober 2011, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>102</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1088/0004-637X%2F740%2F2%2F102">10.1088/0004-637X/740/2/102</a></span>, <a href="ArXiv" title="ArXiv">arxiv</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://arxiv.org/abs/1002.3660">1002.3660</a> (<a rel="nofollow" class="external text" href="http://hipacc.ucsc.edu/Bolshoi/images/Images/Klypin,Trujillo-Gomez,Primack-apj_740_2_102.pdf">ucsc.edu</a> [PDF; abgerufen am 1. Januar 2014]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Bolshoi-Simulation&rft.atitle=Dark+Matter+Halos+in+the+Standard+Cosmological+Model%3A+Results+from+the+Bolshoi+Simulation&rft.au=Anatoly+A.+Klypin%2C+Sebastian+Trujillo-Gomez%2C+JoelPrimack&rft.date=2011-10-20&rft.doi=10.1088%2F0004-637X%2F740%2F2%2F102&rft.genre=journal&rft.issue=740&rft.jtitle=The+Astrophysical+Journal&rft.pages=102" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Kristin Riebe et al.: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://hipacc.ucsc.edu/Bolshoi/Papers.html#Riebe"><i>The MultiDark Database: Release of the Bolshoi and MultiDark Cosmological Simulations. Kristin Riebe, Adrian M. Partl, Harry Enke, Jaime Forero-Romero, Stefan Gottloeber, Anatoly Klypin, Gerard Lemson, Francisco Prada, Joel R. Primack, Matthias Steinmetz, Victor Turchaninov.</i></a> In: <i>Bolshoi Cosmological Simulations.</i> New Astronomy, 2011,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 1. Januar 2014</span> (englisch, 10.1002/asna.201211900).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ABolshoi-Simulation&rft.title=The+MultiDark+Database%3A+Release+of+the+Bolshoi+and+MultiDark+Cosmological+Simulations.+Kristin+Riebe%2C+Adrian+M.+Partl%2C+Harry+Enke%2C+Jaime+Forero-Romero%2C+Stefan+Gottloeber%2C+Anatoly+Klypin%2C+Gerard+Lemson%2C+Francisco+Prada%2C+Joel+R.+Primack%2C+Matthias+Steinmetz%2C+Victor+Turchaninov&rft.description=The+MultiDark+Database%3A+Release+of+the+Bolshoi+and+MultiDark+Cosmological+Simulations.+Kristin+Riebe%2C+Adrian+M.+Partl%2C+Harry+Enke%2C+Jaime+Forero-Romero%2C+Stefan+Gottloeber%2C+Anatoly+Klypin%2C+Gerard+Lemson%2C+Francisco+Prada%2C+Joel+R.+Primack%2C+Matthias+Steinmetz%2C+Victor+Turchaninov&rft.identifier=&rft.creator=Kristin%26%2332%3BRiebe+et+al.&rft.publisher=New+Astronomy&rft.date=2011&rft.language=en"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-Bolshoi-Planck-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Bolshoi-Planck_5-0">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Joel Primack: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://p25ext.lanl.gov/colloquium_files/primack_abstract.html"><i>Computing the Universe.</i></a> Los Alamos National Laboratory,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 1. Januar 2014</span> (englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ABolshoi-Simulation&rft.title=Computing+the+Universe&rft.description=Computing+the+Universe&rft.identifier=&rft.creator=Joel%26%2332%3BPrimack&rft.publisher=Los+Alamos+National+Laboratory&rft.date=&rft.language=en"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Joel Primack: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://hipacc.ucsc.edu/IPC2013/slides/130704_JoelPrimack_SuperComputing.pdf#page=25"><i>Bolshoi-Planck Cosmological Simulation. Anatoly Klypin & Joel Primack.</i></a> University of California High-Performance AstroComputing Center, <span style="white-space:nowrap;">S. 25</span>,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 1. Januar 2014</span> (englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ABolshoi-Simulation&rft.title=Bolshoi-Planck+Cosmological+Simulation.+Anatoly+Klypin+%26+Joel+Primack&rft.description=Bolshoi-Planck+Cosmological+Simulation.+Anatoly+Klypin+%26+Joel+Primack&rft.identifier=&rft.creator=Joel%26%2332%3BPrimack&rft.publisher=University+of+California+High-Performance+AstroComputing+Center&rft.date=&rft.language=en"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-7">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Björk: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.youtube.com/watch?v=Dei4n7NL-BE"><i>Björk – Dark Matter @ Bestival 2011.</i></a> YouTube,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 3. Januar 2014</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ABolshoi-Simulation&rft.title=Bj%C3%B6rk+%E2%80%93+Dark+Matter+%40+Bestival+2011&rft.description=Bj%C3%B6rk+%E2%80%93+Dark+Matter+%40+Bestival+2011&rft.identifier=&rft.creator=Bj%C3%B6rk&rft.publisher=YouTube&rft.date="> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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