Ein kosmologisches Modell für die Entwicklung der Gasverteilung in Galaxien

Die großräumige Verteilung des Wasserstoffs bestimmt die Entwicklung von Galaxien – auch die unserer Milchstraße – und das seit mehreren Milliarden Jahren bis zu deren heutiger Verteilung und Struktur. Das Radioteleskop MeerKAT (SKA) in Südafrika ermöglicht einen unvergleichbar genauen Blick auf die Struktur und die Verteilung des neutralen Wasserstoffgases in und um Galaxien im heutigen und frühen Universum. Die wissenschaftliche Interpretation dieser Daten bedarf exakter theoretischer Modelle, die in diesem Projekt von zwei führenden Experten auf dem Gebiet der hydrodynamischen Galaxiensimulationen bereit gestellt werden. Thorsten Naab ist weiterhin an einem großen europäischen Beobachtungsprogramm für molekularen Wasserstoff (PHIBBS am IRAM Teleskop) beteiligt und Romeel Dave unter anderem an dem MeerKAT Programm LADUMA. Durch den direkten Zugriff auf MeerKAT Beobachtungsdaten, können modernste Theorien zur Galaxienentstehung entwickelt und getestet werden. Somit profitiert auch die deutsche Wissenschaftsgemeinde vom indirekten Zugang auf MeerKAT/SKA. Theoretisch Modelle zur Entwicklung von Wasserstoff sind für die Interpretation und die Planung weiterer Beobachtungen unerlässlich. Mit direktem Zugriff auf Tier-0 Supercomputer Systeme in Deutschland und neuen Rechnern in Südafrika können somit astrophysikalische Schlüsselfragen untersucht werden: Wie bildet sich aus ionisiertem Gas in galaktischen Halo molekulares Gas in den zentralen Bereichen von Galaxien und wie bildet sich neutrales Gas in den äußeren Scheiben? Wie beeinflussen Galaxienwechselwirkungen, Instabilitäten, Morphologie und galaktische Winde die Verteilung des Gases? Wie kann man mit Wasserstoff Beobachtungsprogrammen wie MHONGOOSE und LADUMA (MeerKAT) und zukünftigen ALMA und SKA Beobachtungen die relevanten Größen messen und die wichtigsten physikalischen Prozesse, wie den Gaseinfall in Galaxien, interpretieren?