Zweite Messung von Gravitationswellen auf der Erde: Numerische Simulation

Dieser Film und die Bilder zeigen eine numerische Simulation des Gravitationswellen-Ereignisses GW151226, das durch die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher erzeugt wurde. Die gezeigten schwarzen Löcher haben ein Massenverhältnis von nahezu 3, das innerhalb des möglichen beobachteten Massenbereichs des Binärsystems liegt. Das Signal beginnt bei einer Frequenz von 35 Hz, von der aus die letzten 55 Gravitationswellen-Zyklen bis zur Verschmelzung gezeigt werden. Der Großteil des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses des Ereignisses GW151226 steckt in diesen Zyklen. Die Stärke der Gravitationswellen ist durch Höhe der Wellen und deren Farbe angezeigt. Cyan steht dabei für schwache und orange Farbe für starke Felder. Die Amplitude der Gravitationswellen wird während der Simulation angepasst, um das Signal während der gesamten Animation zu zeigen und nicht nur während der Verschmelzung, während der es am stärksten ist.

Die Größen der schwarzen Löcher und ihr Abstand sind um den Faktor zwei vergrößert, um die Erkennbarkeit zu verbessern. Die Farben auf der Oberfläche der schwarzen Löcher stellen ihre lokalen Verformungen durch Eigenrotation und Gezeitenkräfte dar.

Der Film zeigt den Vorgang in Zeitlupe. Die Animation würde in der Realität rund eine Sekunde dauern. Aufgrund der großen Gesamtlänge von insgesamt 55 Gravitationswellen-Zyklen werden die letzten 10 Zyklen 2,5-mal langsamer als die ersten 45 dargestellt. So lassen sich die Verschmelzung und das Abklingen des zurückbleibenden schwarzen Lochs besser erkennen.

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Bild- und Filmnachweis:
Numerisch-relativistische Simulation: S. Ossokine, A. Buonanno (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), Simulating eXtreme Spacetimes Project
Wissenschaftliche Visualisierung: T. Dietrich, R. Haas (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik)

Simulation von GW151226, der Verschmelzung von zwei schwarzen Löchern

Dieser Film zeigt eine numerische Simulation des Gravitationswellen-Ereignisses GW151226, das durch die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher erzeugt wurde. Die gezeigten schwarzen Löcher haben ein Massenverhältnis von nahezu 3, das innerhalb des möglichen beobachteten Massenbereichs des Binärsystems liegt. Das Signal beginnt bei einer Frequenz von 35 Hz, von der aus die letzten 55 Gravitationswellen-Zyklen bis zur Verschmelzung gezeigt werden.