Tom Olsen entwickelte eine neuartige Methode zur Berechnung des Strahlungstransports und der Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie im Kontext starker Gravitation und Hochenergiephysik. Die Dissertationen die betreut von FIAS-Senior-Fellows Volker Lindenstruth und Luciano Rezzolla.

Um die energiereichsten kosmischen Ereignisse wie Neutronensternverschmelzungen, Schwarze Löcher und Kernkollaps-Supernovae zu verstehen, muss man sie simulieren. Dazu müssen die Navier-Stokes-, Maxwell-, Einstein- und Strahlungstransportgleichungen gleichzeitig auf einem Supercomputer gelöst werden. Während die ersten drei mit etablierten numerischen Techniken effizient behandelt werden können, bleibt der Strahlungstransport eine große Herausforderung für bestehende Methoden.

Olsen stellt in seiner Arbeit einen neuen Solver vor, der auf der Lattice-Boltzmann-Methode basiert und den Strahlungstransport in gekrümmter Raumzeit, also innerhalb des gesamten Rahmens der allgemeinen Relativitätstheorie, modellieren kann. Diese Fähigkeit ist für die Simulation astrophysikalischer Systeme, in denen starke Gravitation und intensive Strahlung interagieren, von entscheidender Bedeutung.

Die neue Methode ist selbst bei großen Zeitschritten numerisch stabil, reduziert den Rechenaufwand durch eine adaptive Behandlung der Photonenausbreitung und arbeitet sowohl in optisch dünnen als auch in optisch dichten Bereichen zuverlässig. Sie behandelt Gravitationsrotverschiebung und Lichtbeugung konsistent und eignet sich daher für realistische Simulationen hochenergetischer astrophysikalischer Phänomene.

Olsen arbeitet jetzt bei Digital Film Technologies in Darmstadt, wo er sein Wissen im Bereich GPU-Programmierung für die Nachbearbeitung einsetzt. In seiner Freizeit entwickelt er seine eigene Spiel-/Visualisierungs-Engine.