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Computersimulation in der Astrophysik
(1990) Ruder, Hanns; Ertl, Thomas; Geyer, Florian; Herold, Heinz; Kraus, Ute; Nollert, Hans-Peter; Rebetzky, Andreas; Zahn, Corvin
Unser Wissen über die Struktur des Kosmos und die darin enthaltenen Objekte stammt aus der sorgfältigen Analyse der einfallenden elektromagnetischen Strahlung, verbunden mit einer theoretischen Modellierung im Rahmen der von uns erforschten Naturgesetze. Die Beobachtungen erstrecken sich dabei heute vom Radiowellenbereich über den Infrarot-, den optischen, den Röntgenbereich bis hin zum Höchstenergie-Gamma-Bereich, also über mehr als 20 Dekaden des elektromagnetischen Spektrums. Eine realistische Modellierung der Systeme im Rahmen einer beobachtungsnahen Theorie erfordert vor allem bei Systemparameterstudien im allgemeinen den Einsatz der größten verfügbaren Rechenleistungen.
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Fremde Welten auf dem Graphikschirm : die Bedeutung der Visualisierung für die Astrophysik
(1991) Ertl, Thomas; Ruder, Hanns; Geyer, Florian; Herold, Heinz; Kraus, Ute; Münzel, Stefan; Nollert, Hans-Peter; Rebetzky, Andreas; Schweizer, Wolfgang; Zahn, Corvin
Unsere Vorstellung von der uns umgebenden Welt ist im wesentlichen durch optische Eindrücke geprägt. Durch die Beschränkungen des menschlichen Auges können wir viele Bereiche nicht direkt visuell wahrnehmen, wie z. B. atomare und kosmische Objekte, mit Lichtgeschwindigkeit ablaufende Vorgänge und elektromagnetische Strahlung außerhalb des sichtbaren Bereichs. Die Menschen versuchen aus diesem Grund seit Jahrhunderten durch kunstvolle Instrumente wie Mikroskope, Fernrohre sowie schnelle und multispektrale Detektoren die Grenzen ihrer Wahrnehmung zu erweitern . Dies ist jedoch aufgrund physikalischer Gesetze nicht im beliebigen Maße möglich. Obwohl auch die Computer selbst diesen grundsätzlichen physikalischen Beschränkungen unterliegen, sind sie doch ein Instrument, um mit Simulationsrechnungen im Rahmen der gültigen physikalischen Gesetze und durch Visualisierung der Ergebnisse diese fremden Welten sichtbar zu machen. Dies soll an einigen Beispielen, bei denen der Graphikschirm als Supermikroskop, als Riesenfernrohr und als Fenster zur Welt von Einstein dient, demonstriert werden.
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Line-of-sight integration: a powerful tool for visualization of three-dimensional scalar fields
(1989) Ruder, Hanns; Ertl, Thomas; Geyer, Florian; Herold, Heinz; Kraus, Ute
An easy conceivable but very powerful method for the visualization of three-dimensional scalar fields is described. The way this method works is illustrated by some examples and the computed pictures are compared with the results of other methods of representation.
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Simulation mit Supercomputern : ein neues Werkzeug der Physik
(1990) Ruder, Hanns; Ertl, Thomas; Geyer, Florian; Herold, Heinz; Kraus, Ute; Nollert, Hans-Peter; Rebetzky, Andreas; Schweizer, Wolfgang; Zahn, Corvin
Unser Wissen über die Struktur des Kosmos und die darin enthaltenen Objekte stammt aus der sorgfältigen Analyse der auf der Erde einfallenden elektromagnetischen Strahlung,verbunden mit einer theoretischen Modellierung im Rahmen der von uns erforschten Naturgesetze. Die sprunghafte Zunahme unserer Kenntnisse in den letzten zwei Jahrzehnten verdanken wir vor allem den vielen Forschungssatelliten, die die Beobachtung kosmischer Objekte ohne die störenden Einflüsse unserer Atmosphäre erlauben. Speziell im weichen Röntgenbereich ist dadurch eine Beobachtung überhaupt erst möglich , und es ist gerade dieser Spektralbereich, der uns wesentlich neue Erkenntnisse über hochinteressante Objekte geliefert hat, da intensive Röntgenstrahlung nur unter sehr extremen physikalischen Bedingungen entsteht. Die in diesen Röntgenemissionsgebieten vorherrschenden Temperaturen, Magnet- und Gravitationsfelder sind so extrem, daß sie in irdischen Labors nicht realisiert werden können. Folglich bleibt nur die Möglichkeit, die Eigenschaften der Materie und die unter diesen Bedingungen ablaufenden physikalischen Prozesse theoretisch zu berechnen, um so - im Vergleich mit den Beobachtungen - zu zuverlässigen Aussagen über die Struktur dieser kosmischen Objekte zu gelangen.
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Visualization in astrophysics
(1989) Ertl, Thomas; Geyer, Florian; Herold, Heinz; Kraus, Ute; Niemeier, Roland; Nollert, Hans-Peter; Rebetzky, Andreas; Ruder, Hanns; Zeller, Gudrun
This paper reports on progress we have made in modelling cosmic X·ray sources on supercomputers. The results we present are meant to serve as an example for the fact that sophisticated visualization techniques play a crucial role in scientific computing. Among the graphical methods we demonstrate, raytracing in curved space-time and a physically motivated 3D-volume rendering algorithm might be of interest to the graphics community in general.