MPA-STARTSEITE 
Zurueck zur Startseite
 

  Planck Software

Das Planck-Mission-Simulationspaket –

ein kosmologischer Werkzeugkasten

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) haben das bislang umfangreichste Simulationspaket zur Vermessung des im Urknall erzeugten kosmischen Mikrowellenhintergrunds aufgebaut. Als Teil der Planck Satellitenmission dient es bereits jetzt zum Testen der Analysesoftware und wird nach dem Start des Satelliten zur Bearbeitung der Beobachtungsdaten herangezogen. Eine vereinfachte Form der Simulationspipeline ist nun als Werkzeug für die kosmologische Forschung und Ausbildung von dem German Astrophysical Virtual Observatory (GAVO) als linkPfeilExtern.gifWeb-Service bereit gestellt worden.

Simulierte Karten des Kosmischen Mikrowellenhintergrundes bei allen Frequenzen des Planck Satellitens (30-1000 GHz).

Einige der wichtigsten Fragen der modernen Wissenschaft lauten

  • Wie entstand das Universum?
  • Wie entwickelte es sich zu dem, was wir heute sehen?
  • Und wie wird es sich zukünftig entwickeln?

Die für 2007 geplante linkPfeilExtern.gifPlanck Satellitenmission der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) wird dazu beitragen, Antworten auf diese Fragen zu finden. Plancks Aufgabe ist es, mit der größten bislang erreichten Genauigkeit die Überreste jener Strahlung zu analysieren, die unmittelbar nach dem Urknall das Universum ausfüllte und die wir heute als Kosmischen Mikrowellenhintergrund (Cosmic Microwave Backround, kurz CMB) beobachten. Winzigste Schwankungen in der CMB-Temperatur geben Aufschluss über Größe, Alter und Geometrie des Universums.

Der Planck-Satellit vermisst mehr als 95 Prozent des Himmels, um die CMB-Strahlung zu detektieren und zu charakterisieren. Die Empfängersysteme sind sehr empfindlich, da sie auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden, um die Schwankungen der Wärmestrahlung des CMB, die sich wenige Millionstel Grad um den Wert von drei Kelvin bewegen, messen zu können. Die Empfänger sind fähig, Strukturen mit einer Winkelgröße von einem Sechstel Grad zu sehen.

Die Planck-Mission vermisst den Himmel über ein weites Frequenzspektrum (30 GHz - 1 THz). Dies wird es ermöglichen, die ursprünglichen Signale des Mikrowellenhintergrundes von dem Rauschen des Vordergrundes zu unterscheiden. Das Herausfiltern der Störsignale wird exaktere Ergebnisse ermöglichen als alle bisherige CMB-Beobachtungen vom Boden, von Ballons oder vom Weltraum aus. Das Ergebnis der Planck-Mission werden die genauesten Karten der Struktur des Mikrowellenhintergrundes sein.

Zur Vorbereitung der Mission aber auch zur späteren Datenauswertung hat das linkPfeilExtern.gifMPA Planck Analyse Zentrum (MPAC) ein komplettes Simulationspaket entwickelt, in dem verschiedene Software Module aus der Planckkollaboration und CMB-Forschung Eingang fanden. Es ist die am weitesten entwickelte Simulationssoftware auf dem Gebiet des CMB.

Die Simulation geht von Größen wie der Materiedichte, der Ausdehnungsgeschwindigkeit und der Krümmung des Universums aus. Sie generiert daraus einen CMB, wie er den theoretischen Annahmen entspricht. Zudem werden die Aktivitäten des Planck-Satelliten simuliert. Es wird ein Datenstrom erzeugt, der dem echten Datenfluss der zukünftigen Mission ähnelt; mit dessen Hilfe kann die Analysesoftware auf ihre Funktionalität getestet und optimiert werden.

Die Simulationspipeline wird die Datenauswertung nicht nur vorwegnehmen, sondern auch nach Erhalt der Daten als Analyseinstrument dienen, indem sie hilft, abzuschätzen, wie zuverlässig die CMB-Daten und kosmologischen Informationen aus dem Vordergrund- und Instrumentenrauschen herausgefiltert werden können.

Eine vereinfachte Version der Planck Simulationspipeline ist nun im linkPfeilExtern.gifInternet zugänglich. Mit diesem Tool können Wissenschaftler realistische Bilder des CMB erzeugen, wie sie von Planck beobachtet werden. So kann man sehen, wie die Temperaturverteilung bei veränderten kosmologischen Parametern variiert. Die Web-Veröffentlichung ist sowohl als Anschauungsmaterial für interessierte Laien als auch für einfache wissenschaftliche Anwendungen geeignet. Sie ist ein Gemeinschaftsunternehmen von linkPfeilExtern.gifMPAC und dem linkPfeilExtern.gifGerman Astrophysical Virtual Observatory (GAVO).


drucken.gif Druckversion topPfeil.gif Top
© 2003, Max-Planck-Gesellschaft, München
Letzte Änderung: 11.1.2005