Das ganze Universum im Computer

Klung-Wilhelmy-Weberbank-Preis 2009 an Astrophysiker Volker Springel verliehen

Nr. 318/2009 vom 13.11.2009

Bei der Preisverleihung: Kurt Hammer, Vorstandsmitglied der Otto-Klung-Stiftung an der Freien Universität, Preisträger Volker Springel, Lothar Wilhelmy, Vorstand der Dr. Wilhemly-Stiftung, und Stephan Brandt, Vorstand der Weberbank
Bei der Preisverleihung: Kurt Hammer, Vorstandsmitglied der Otto-Klung-Stiftung an der Freien Universität, Preisträger Volker Springel, Lothar Wilhelmy, Vorstand der Dr. Wilhemly-Stiftung, und Stephan Brandt, Vorstand der Weberbank Bildquelle: Bernd Wannemacher

Der Klung-Wilhelmy-Weberbank-Preis für Physik des Jahres 2009 ist an den Astrophysiker Volker Springel verliehen worden. Der Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching erhielt die mit 100.000 Euro dotierte Auszeichnung, die zu den angesehensten Wissenschaftspreisen in Deutschland zählt, für seine Forschungsarbeiten zur Entstehung und Entwicklung der Galaxien sowie zur Verteilung der Dunklen Materie im Universum. Zur Begründung hieß es, Springel habe entscheidende Beiträge zu einem besseren Verständnis kosmischer Strukturbildung geleistet. Die Ehrung wurde am Freitag an der Freien Universität Berlin verliehen.

Springels Computersimulationen zeigen erstmals den wichtigen Einfluss superschwerer Schwarzer Löcher auf ihre Galaxien. Die von ihm entwickelten numerischen Methoden haben sich zu einem weltweit eingesetzten Standard entwickelt.

Der Klung-Wilhelmy-Weberbank-Preis gehört zu den höchstdotierten privatfinanzierten Wissenschaftspreisen. Seit 2001 wird er im Rahmen einer Kooperation zwischen der Otto-Klung-Stiftung an der Freien Universität Berlin und der Fördergesellschaft der Weberbank im jährlichen Wechsel an einen Physiker oder einen Chemiker vergeben. 2007 schloss sich die Dr.-Wilhelmy-Stiftung an. Die Entscheidung für Springel fiel auf Vorschlag der Auswahlkommission am Fachbereich Physik der Freien Universität Berlin unter der Leitung von Professor Günter Kaindl.

Mit dem begehrten Preis werden junge Spitzenforscher ausgezeichnet, von denen weitere herausragende wissenschaftliche Leistungen zu erwarten sind. In der Vergangenheit sind diese vielfach erfüllt worden: Fünf der bisherigen Preisträger haben inzwischen den Nobelpreis erhalten: die Physiker Theodor W. Hänsch, Gerd K. Binnig, Horst L. Störmer und Johann Georg Bednorz sowie der Chemiker Hartmut Michel.

„Seit alters her gehört die Frage nach dem Ursprung unseres Universums und dem weiteren Schicksal unserer Welt zu den faszinierendsten wissenschaftlichen Fragen überhaupt“, erklärte Volker Springel. Mittlerweile habe die moderne Kosmologie ein Modell von der Entstehung des Weltalls entwickelt, das auf der Existenz neuer Formen der Materie und Energie basiere, der sogenannten Dunklen Materie und der Dunklen Energie.

Die mit dem Klung-Wilhelmy-Weberbank-Preis ausgezeichneten theoretischen Arbeiten Springels spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Überprüfung dieser Theorie. Seine Simulationsrechnungen auf Supercomputern erlauben es, die Entwicklung des Universums seit dem Urknall über einen Zeitraum von mehr als 13 Milliarden Jahren unter dem Einfluss der Dunklen Materie und der Dunklen Energie zu verfolgen. Nur damit gelingt es, die komplexen physikalischen Prozesse der Galaxienentstehung zu entschlüsseln und präzise Vorhersagen für die Verteilung der Materie im Raum, für die Häufigkeit von Galaxien verschiedener Größe, oder für die Geschichte der kosmischen Sternentstehung zu gewinnen. Das von Springel hierzu entwickelte Programmpaket GADGET wird inzwischen von Forschergruppen auf der ganzen Welt eingesetzt und ist das erfolgreichste Werkzeug seiner Art. Der Einsatz von Supercomputern ermöglicht es, Springels komplexe Berechnungen in fünf bis sechs Wochen zu bewältigen; herkömmliche Rechner würden dafür 400 Jahre brauchen.

Mithilfe von Simulationsrechnungen, die auch die Entwicklung superschwerer Schwarzer Löcher einbeziehen, konnte Springel auch erstmals zeigen, dass die gewaltigen Schwerkraftfallen im Zentrum jeder Galaxie einen wichtigen Einfluss auf die Galaxien ausüben. Bei der Verschmelzung zweier Galaxien wird Wasserstoff- und Heliumgas in das galaktische Zentrum getrieben, wodurch das Schwarzen Loch rasch wächst und mit großer Helligkeit als sogenannter Quasar strahlt. Schließlich schleudert die lokale Energieeinspeisung einen erheblichen Teil des Gases heraus, wodurch der Quasar stirbt und die elliptische Restgalaxie kaum noch junge Sterne bilden kann. Dieses Schicksal wird gemäß Springels Simulationen auch für unsere Milchstraße erwartet: In etwa fünf Milliarden Jahren wird sie mit der benachbarten Andromeda-Galaxie kollidieren und anschließend verschmelzen, wobei dann auch das Schwarze Loch in unserem galaktischen Zentrum, das auf den Namen Sagitarius A* hört, nochmals als Quasar aufscheinen sollte.

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