Gravitativer Kollaps

Gravitativer Kollaps zu einem rotierenden Schwarzen Loch

Ein Oktant

Diese Visualisierung einer Computersimulation zeigt den gravitativen Kollaps eines Neutronensterns zu einem rotierenden Schwarzen Loch. Ein solcher Kollaps ist eine der stärksten Quellen elektromagnetischer und gravitativer Strahlung. Aber nur ein Millionstel der Systemenergie wird in Form von Gravitationswellen abgestrahlt, daher müssen die Berechnungen sehr genau sein, und das numerische Problem ist recht anspruchsvoll. Um gute Vorhersagen über mögliche Gravitationswellensignale machen zu können, muss die Simulation zudem auf einem großen räumlichen Gebiet durchgeführt werden, da die Gravitationswellen ihre so genannte asymptotische Form - wie wir sie auf der Erde nachweisen können - erst weit entfernt von der Quelle annehmen. Mit dem hier verwendeten numerischen Verfahren war es erstmals möglich, die Gravitationsstrahlung eines solchen Ereignisses mit einer vollständig dreidimensionalen Simulation zu berechnen. 

Die Bilder zeigen den kollabierenden Neutronenstern, visualisiert durch seine Materiedichte, und die Krümmung des umgebenden Raumes, wobei beide Größen divergieren. Es erscheint der scheinbare Horizont (dargestellt durch einen weißen Kreis) - die "Grenze" des sich bildenden Schwarzen Lochs, aus der nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann. Das Herauszoomen auf eine größere Fläche zeigt die abgestrahlten Gravitationswellen in ihrer asymptotischen Form.

Bildrechte:
L. Baiotti (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), L. Rezzolla (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Institut für Theoretische Physik, Frankfurt), R. Kähler(Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Zuse-Institut Berlin)

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