Einer der Erfolge des ΛCDM-Modells des Universums ist die Fähigkeit von Modellen, Strukturen mit Skalen und Verteilungen zu erstellen, die denen ähneln, die wir im Space Magazine sehen. Während Computersimulationen numerische Universen in einer Box nachbilden können, ist die Interpretation dieser mathematischen Näherungen eine Herausforderung für sich. Um die Komponenten des simulierten Raums zu identifizieren, mussten Astronomen Werkzeuge entwickeln, um nach Strukturen zu suchen. Das Ergebnis waren fast 30 unabhängige Computerprogramme seit 1974. Jedes verspricht, die sich bildende Struktur im Universum aufzudecken, indem Regionen gefunden werden, in denen sich Halos aus dunkler Materie bilden. Um diese Algorithmen zu testen, wurde im Mai 2010 in Madrid, Spanien, eine Konferenz mit dem Titel „Haloes Going MAD“ veranstaltet, bei der 18 dieser Codes getestet wurden, um festzustellen, wie gut sie sich stapelten.
Numerische Simulationen für Universen wie die berühmte Millennium-Simulation beginnen mit nichts anderem als „Partikeln“. Während diese im kosmologischen Maßstab zweifellos klein waren, repräsentieren solche Teilchen Klumpen dunkler Materie mit Millionen oder Milliarden Sonnenmassen. Im Laufe der Zeit dürfen sie nach Regeln miteinander interagieren, die mit unserem besten Verständnis der Physik und der Natur dieser Materie übereinstimmen. Dies führt zu einem sich entwickelnden Universum, aus dem Astronomen die komplizierten Codes verwenden müssen, um die Konglomerationen dunkler Materie zu lokalisieren, in denen sich Galaxien bilden würden.
Eine der Hauptmethoden, die solche Programme verwenden, besteht darin, nach kleinen Überdichten zu suchen und dann eine Kugelschale um sie herum zu wachsen, bis die Dichte auf einen vernachlässigbaren Faktor abfällt. Die meisten beschneiden dann die Partikel innerhalb des Volumens, die nicht gravitativ gebunden sind, um sicherzustellen, dass der Erkennungsmechanismus nicht nur eine kurze, vorübergehende Clusterbildung erfasst, die mit der Zeit auseinanderfällt. Andere Techniken umfassen das Durchsuchen anderer Phasenräume nach Partikeln mit ähnlichen Geschwindigkeiten in der Nähe (ein Zeichen dafür, dass sie gebunden wurden).
Um zu vergleichen, wie sich die einzelnen Algorithmen entwickelten, wurden sie zwei Tests unterzogen. Die erste umfasste eine Reihe von absichtlich erzeugten Halos aus dunkler Materie mit eingebetteten Unterhalos. Da die Partikelverteilung absichtlich platziert wurde, sollte die Ausgabe der Programme das Zentrum und die Größe der Lichthöfe korrekt finden. Der zweite Test war eine vollwertige Universumsimulation. In diesem Fall wäre die tatsächliche Verteilung nicht bekannt, aber die schiere Größe würde es ermöglichen, verschiedene Programme mit demselben Datensatz zu vergleichen, um zu sehen, wie ähnlich sie eine gemeinsame Quelle interpretierten.
In beiden Tests zeigten alle Finder im Allgemeinen eine gute Leistung. Im ersten Test gab es einige Unstimmigkeiten, die darauf beruhten, wie verschiedene Programme die Position der Lichthöfe definierten. Einige definierten es als Peak in der Dichte, während andere es als Massenschwerpunkt definierten. Bei der Suche nach Subhalos schienen diejenigen, die den Phasenraumansatz verwendeten, in der Lage zu sein, kleinere Formationen zuverlässiger zu erkennen, erkannten jedoch nicht immer, welche Partikel im Klumpen tatsächlich gebunden waren. Für die vollständige Simulation stimmten alle Algorithmen außergewöhnlich gut überein. Aufgrund der Art der Simulation waren kleine Maßstäbe nicht gut dargestellt, so dass das Verständnis, wie diese Strukturen jeweils erkannt werden, begrenzt war.
Die Kombination dieser Tests bevorzugte keinen bestimmten Algorithmus oder keine bestimmte Methode gegenüber einem anderen. Es zeigte sich, dass jeder im Allgemeinen gut zueinander funktioniert. Die Fähigkeit für so viele unabhängige Codes mit unabhängigen Methoden bedeutet, dass die Ergebnisse äußerst robust sind. Das Wissen, das sie über die Entwicklung unseres Verständnisses des Universums weitergeben, ermöglicht es Astronomen, grundlegende Vergleiche mit dem beobachtbaren Universum anzustellen, um solche Modelle und Theorien zu testen.
Die Ergebnisse dieses Tests wurden in einem Artikel zusammengefasst, der in einer kommenden Ausgabe der monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society veröffentlicht werden soll.
