Numerische Simulation von GW190521

Numerische Simulation von GW190521

eine massereiche Verschmelzung Schwarzer Löcher mit nahezu gleichen Massen

Numerische Simulation von zwei Schwarzen Löchern, die sich umrunden, aufeinanderzufallen und verschmelzen und dabei Gravitationswellen abstrahlen. Die Schwarzen Löcher haben große und nahezu gleiche Massen, wobei eines nur 3% massereicher ist als das andere. Das simulierte Gravitationswellensignal stimmt mit der Beobachtung überein, die von den Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo am 21. Mai 2019 gemacht wurde (GW190521).

Details der Visualisierung

  • Der „scheinbare Horizont“ der Schwarzen Löcher ist in der Simulation schwarz dargestellt. Bei 0:10 findet die Simulation einen beide Schwarzen Löcher einhüllenden scheinbaren Horizont, der anzeigt, dass die beiden Schwarzen Löcher miteinander verschmolzen sind.
  • Die Stärke der Gravitationswellen wird in Farben um die Schwarzen Löcher herum dargestellt. Die Farben gehen von Blau, das für schwache Wellen steht, zu Rot über, das für starke Wellen steht. Konkret stellt die Färbung den realen Teil der Gravitationswellenstärke dar. Diese Stärke (englisch: strain) wird aus der extrapolierten Wellenform der Simulation berechnet, die unten auf dem Bildschirm angezeigt wird.
  • Nur das Massenverhältnis der beiden Schwarzen Löcher ist für die numerische Simulation relevant, nicht ihre Gesamtmasse. Die große Gesamtmasse, die für die Schwarzen Löcher abgeleitet wurde, die das Signal GW190521 erzeugt haben, wirkt sich nur auf die Umrechnung der Simulationszeit in Echtzeit aus, die am unteren Bildschirmrand angezeigt wird. Der Film zeigt etwa die Hälfte der beobachteten Dauer des Umrundens und Aufeinanderzufallens, die beim Nachweis von GW190521 beobachtet wurde.
  • Die Färbung der Horizonte im zweiten Film stellt die Verformung der Horizonte dar. Konkret zeigt er den zweidimensionalen Ricci-Skalar auf der Oberfläche zusammen mit Konturlinien bei 0 und 0,7 (schwarz) sowie 0,891, 1,2 und 1,5 (grau).

Bildrechte

© N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

Hinweis: Die Veröffentlichung von Filmen und Bildern bedarf der schriftlichen Einwilligung und erfolgt nur unter Nennung der Rechteinhaber. Bitte kontaktieren Sie  zwecks Einholung der Genehmigung.

Filme

Numerische Simulation der Verschmelzung zwei schwerer Schwarzer Löcher (GW190521)

Numerische Simulation der Verschmelzung zwei schwerer Schwarzer Löcher mit Deformation der Horizonte (GW190521)

Bilder

Numerische Simulation von zwei Schwarzen Löchern, die sich umrunden, aufeinanderzufallen und verschmelzen und dabei Gravitationswellen abstrahlen. Die Schwarzen Löcher haben große und nahezu gleiche Massen, wobei eines nur 3% massereicher ist als das andere. Das simulierte Gravitationswellensignal stimmt mit der Beobachtung überein, die von den Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo am 21. Mai 2019 gemacht wurde (GW190521).

Bildrechte

© N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

Hinweis: Die Veröffentlichung von Filmen und Bildern bedarf der schriftlichen Einwilligung und erfolgt nur unter Nennung der Rechteinhaber. Bitte kontaktieren Sie  zwecks Einholung der Genehmigung.

Panoramabilder

Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3

Panoramabilder (ruhigere Farbgebung)

Abb. 4
Abb. 5
Abb. 6

Panoramabilder (senkrecht zur Bahnebene)

Abb. 7
Abb. 8

Bilder senkrecht zur Bahnebene

Abb. 9
Abb. 10
Abb. 11
Abb. 12

Nahaufnahmen

Abb. 13
Abb. 14
Zur Redakteursansicht