SuperMUC-NG während der Inbetriebnahme Herbst 2018, Foto: Veronika Hohenegger, LRZ

Für die Simulation von Neutronenstern-Doppelsystemen erhält der Frankfurter Physiker Prof. Luciano Rezzolla im kommenden Jahr 102 Millionen CPU-Stunden am Supercomputer superMUC des Leibniz-Rechenzentrums in Garching bei München.

„Die Rechenzeit hat einen Wert von ungefähr 10 Millionen Euro und ist meines Wissens eine der umfangreichsten, die der Goethe-Universität bisher von der Gauss Allianz zugesprochen wurden“, freut sich Luciano Rezzolla, Senior Fellow des Frankfurt Institut for Advanced Studies (FIAS) und Professor für Theoretische Astrophysik an der Goethe-Universität. Die bewilligte Rechenzeit wird er nutzen, um genauere Modelle verschmelzender Doppelstern-Systeme zu erstellen.

Neutronensterne sind unvorstellbar dichte Bälle aus Kernmaterie, die bei einer Supernova-Explosion entstehen. Mit physikalischen Experimenten auf der Erde kann diese extreme Dichte, Temperatur und Gravitationskraft nicht reproduziert werden. Als Alternative bleiben Beobachtungen durch Astronomen und Computersimulationen. Ein kollidierendes Doppelsternsystem aus zwei Neutronensternen gehört daher zur Königsklasse der Ereignisse im Universum. Um solch ein System mit dem Computer zu beschreiben, müssen aufwendige numerische Simulationen durchgeführt werden. Diese müssen die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie mit denen der relativistischen Hydrodynamik und der Magnetohydrodynamik vereinigen und zusätzlich muss die komplexe Mikrophysik beim Verschmelzen zweier Neutronensterne beachtet werden.

Am 17. August 2017 konnte eine solche Kollision von zwei Doppelsternen erstmals mit allen Mitteln der modernen Astronomie untersucht werden. Dabei wurden einige bisherige Theorien für den inneren Aufbau der Neutronensterne widerlegt. Wie nun wirklich in ihrem Inneren aussieht, ist nach wie vor unklar. Jetzt sind Theoretiker, wie Luciano Rezzolla, an der Reihe aus den neuen Daten genauere Modelle und Vorhersagen zu erstellen.

„Mit der Rechenzeit der Gauss Allianz können wir die Gravitationswellen- und elektromagnetischen Signale von Doppelsternsystemen aus Neutronensternen genauer simulieren und deren Kernstruktur genauer vorhersagen. Durch die Vergabe der Rechenzeit erhalten wir wertvolle Mittel, um die Wissenschaft weiterzutragen“, so Luciano Rezzolla.

Die Gauss Allianz unterstützt die wissenschaftliche Gemeinschaft in Deutschland, indem sie Voraussetzungen zur nachhaltigen und effizienten Nutzung von Supercomputing-Ressourcen der obersten Leistungsklassen schafft, insbesondere durch die Koordination und Bündelung der einander ergänzenden Kompetenzen und diversifizierten Rechnerarchitekturen sowie der zugehörigen Zugangsstruktur. Sie fördert das Wissenschaftsthema ‚High Performance Computing‘ als eigenständige strategische Forschungsaktivität und sorgt für eine verbesserte internationale Sichtbarkeit der deutschen Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet.