02:55 17 November 2019
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    Universum (Symbolbild)

    Russische Mathematiker können mit neuem Verfahren beim Enträtseln von Universum-Geburt helfen

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    Russische Astrophysiker und Mathematiker haben ein System von Gleichungen geschaffen, die realistisch beschreiben, wie sich gigantische Gaswolken in einzelne Sterne oder ganze Galaxien verwandeln können. Ihre Berechnungen sind im Fachmagazin „Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation“ veröffentlicht worden.

    „Wir sind bereits zu interessanten Ergebnissen gelangt. Es existiert beispielsweise das Hubble-Gesetz, das den Prozess der Expansion des Universums beschreibt. Wir haben eine mathematische Basis unter dieses physische Prinzip zugeführt und festgestellt, dass auch ‚Nicht-Hubble‘-Szenarien möglich sind. Diese Daten sind für die weitere Erforschung der Theorie der Sternbildung wichtig“, teilt Igor Klebanow von der Juschno-Uralski Staatsuniversität in Tscheljabinsk mit.

    Nach dem Urknall

    Gleich nach dem Urknall war das All mit drei Elementtypen praktisch gleichmäßig gefüllt: Mit Wasserstoff, Helium und einer geringen Menge von Lithium. Nachdem es sich zu erweitern begonnen hatte, verteilte sich diese Materie äußerst ungleichmäßig im Weltenbau  – dank einem eigenartigen „Echo“ der All-Geburt - den sogenannten akustischen Baryonen-Oszillationen.

    Versunkenes Universum unter Weltmeeren
    © Sputnik / Anton Denisov
    Diese Ungleichmäßigkeiten, eine eigenartige „Weltraumspinne“, wie Forscher heute denken, soll den ersten Sternen und Galaxien das Leben gegeben haben, die infolge einer langsamen Gas-„Verdichtung“ in jenen Ecken des Alls entstanden waren, wo seine Dichte ursprünglich etwas höher als die Durchschnittswerte war. Forscher versuchen schon lange zu verstehen, wie konkret und wie schnell dieser Prozess verlief, was sehr wichtig ist für das Studium der Geschichte der Entstehung von Sternen und der chemischen Evolution des Universums.

    Klebanow und seine Universitätskollegen versuchen laut dem Pressedienst des „Projektes 5-100“ (so heißt das Forschungsprojekt), diese Aufgabe auf mathematische Weise zu lösen, indem sie mit Hilfe der sogenannten Gruppentheorie ausrechnen, wie sich das Gas in ähnlichen „Embryos“ von Galaxien und Sternen verhalten wird.

    Dieser Bereich von Algebra wird bereits über ein Jahrhundert zur Lösung von diversen physischen Aufgaben angewandt, darunter auch für die Beschreibung von verschiedenen Kristallen, Kernen chemischer Elemente und davon, wie sich die subatomaren Teilchen benehmen.

    Zustandsgleichungen

    Zu diesem Bereich gehören auch sogenannte Zustandsgleichungen – besondere mathematische Korrelationen, die reflektieren, wie diverse physische Eigenschaften der Systeme aus einer Vielfalt von Objekten untereinander verbunden sind.

    Russische Mathematiker haben diese Aufgabe für Zustandsgleichungen, die das Verhalten von Gasbündeln im Weltraum beschreiben, gelöst und geklärt, in welchen sie am einfachsten ausgerechnet werden können und wieviel Lösungen sie haben können – darunter auch jene, die nicht in die gewöhnlichen Vorstellungen über die Eigenschaften des Alls passen.

    In absehbarer Zeit wollen die Mathematiker aus Tscheljabinsk einen Algorithmus schaffen, der es ermöglichen wird, ähnliche Gleichungen mit Hilfe von Methoden der Gruppenklassifikation zu kalkulieren. Sie sind sich sicher, dass dies große Möglichkeiten zur Erforschung dessen öffnen werde, wie das All funktioniert, aber auch zur Interpretation von Daten, die Teleskope und Forschungsgeräte sammeln.

    ek/mt/sna

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    Tags:
    Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Galaxien, Mathematiker, Russland