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COMPUTERSIMULATIONEN
Wenn Schwarze Löcher kollidieren
von Stefan Deiters
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3. September 1999

Schon ein einziges Schwarzes Loch sprengt wohl die Vorstellungskraft der meisten Menschen. Nicht auszudenken, wenn zwei dieser exotischen Objekte zusammenstoßen. Das Ergebnis dürfte wohl eine der gewaltigsten Kollisionen im Universum sein. Wissenschaftler des Albert-Einstein-Institutes haben genau so ein Ereignis mit einem Supercomputer simuliert. 

Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher
Momentaufnahme aus der Simulation des Zusammenstosses und der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher. Bild: Albert-Einstein-Institut

Der Aufwand, der für solche Simulationen betrieben werden muss, ist gewaltig: So standen dem Wissenschaftlerteam des Albert-Einstein-Institutes bei Potsdam zwei Hochleistungscomputer zur Verfügung, darunter einer der größten zivilen Großrechner der USA. Auf einem normalen Computer mit nur einem Prozessor hätte diese Art von Simulation rund 16 Jahre gedauert.

Doch der Aufwand hat sich gelohnt: Zum ersten Mal simulierten die Wissenschaftler was passiert, wenn ein kleineres Schwarzes Loch mit einem größeren zusammenstößt - ein Problem, an dem viele Forschergruppen, vor allem in den USA, arbeiten. Bisher betrachteten aber alle immer einen - wahrscheinlich recht seltenen - Spezialfall: Die beiden Schwarzen Löcher trafen dabei immer frontal aufeinander. Die Brandenburger Wissenschaftler betrachteten jetzt den allgemeineren Fall eines dezentralen Zusammenstosses.

Doch wenn eine Simulation gelaufen ist, ist für die Theoretiker die Arbeit noch nicht zu Ende: Bis nämlich aus dem Berg von Daten ein richtiges Bild entstanden ist, vergeht meist noch einige Zeit. So nutzten die Wissenschaftler der Albert-Einstein-Instituts drei Wochen lang einen speziellen Grafikhochleistungsrechner, um ihre Ergebnisse zu visualisieren.

Was sie danach zu Gesicht bekamen dürfte den Aufwand gelohnt haben: Die Bilder zeigen, wie die beiden Schwarze Löcher wassertropfengleich zu einem Schwarzen Loch verschmelzen und sie dabei explosionsartig sogenannte Gravitationswellen aussenden. Diese Daten können auch für andere Wissenschaftler von unschätzbaren Wert sein. Prof. Edward Seidel, Leiter der Arbeitsgruppe am AEI: "Die enormen Investitionen in riesige Gravitationswellendetektoren in verschiedenen Ländern, den 1,2 Kilometer langen Detektor GEO nahe Hannover eingeschlossen, werden sich  wohlmöglich nur dann auszahlen, wenn wir den Experimentatoren verlässliche Methoden zur Erkennung von Gravitationswellen,  zur Verfügung stellen."

Links im WWW
Albert-Einstein-Institut, Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
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