Een week geleden hield Kees Kwakernaak een lezing voor Christiaan Huygens over simulaties in de sterrenkunde. Gisteren werd weer zo’n prachtige simulatie over een sterrenkundig fenomeen bekendgemaakt: de simulatie door een internationaal team van sterrenkundigen van de botsing van twee superzware zwarte gaten. We kenden al de fraaie simulaties van botsende sterrenstelsels, waarin sterren, gas en stof van twee interactieve stelsels elkaar gravitationeel besnuffelen, om elkaar heendraaien en tenslotte samensmelten (‘mergen’). In de kernen van sterrenstelsels bevinden zich vaak superzware zwarte gaten, vele miljoenen zonsmassa’s zwaar1 , en een goede simulatie van de botsing van die zwarte gaten was er nog niet. Tot nu dus. Op 7 juni verscheen een artikel in Science Express, de online versie van het Amerikaanse tijdschrift Science.
De botsing is niet een simpel proces van elkaar aantrekken, dan bij elkaar komen en boem een frontale botsing van de SMBH’s, de supermassive black holes. Veel hangt af van de sterren en het gas en stof in de buurt van de SMBH’s, die allemaal een invloed hebben in de vorm van wrijvingsenergie. Die wrijvingsenergie gaat ten kostte van de bewegingsenergie van de SMBH’s en daardoor komen ze dichter bij elkaar. De vraag is nog of de sterren meer invloed hebben dan het omringende gas en stof. Volgens één van de auteurs van het artikel, Stelios Kazantzidis van het Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (wat weer onderdeel is van de Stanford Universiteit, VS), naderen de twee SMBH’s elkaar op een gegeven moment op een afstand gelijk aan de diameter van het zonnestelsel, zo’n 9 miljard km. Dan al zullen sterke gravitationele golven worden opgewekt, zoals voorspeld door de Algemene Relativiteitstheorie. Ongeveer één miljard jaar nadat de sterrenstelsels al samengesmolten zijn zullen uiteindelijk de SMBH’s samensmelten. Ook dat gaat uiteraard gepaard met een enorme productie van gravitationele golven. Volgens de berekeningen zijn die zo sterk dat ze binnen het bereik komen van LISA, de Laser Interferometer Space Antenna, die door Amerika en Europa gebouwd wordt en die vanaf 2015 van start moet gaan. Nou zijn jullie net als ik ongetwijfeld benieuwd naar het zien van de simulatie van die zwarte gaten. Er zijn wel foto’s gepubliceerd, maar een animatie ben ik helaas nog niet tegengekomen. Ik doe m’n best om die te pakken te krijgen en hier neer te zetten. I’ll be back. 
Bron: Stanford.
- het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg bijvoorbeeld is drie miljoen zonsmassa’s zwaar [↩]
[...] Botsingen van twee zwarte gaten hebben ze al vaak nagebootst op computers. Maar een drietal van het Rochester Institute of Technology’s (RIT) Center for Computational Relativity and Gravitation heeft onlangs een simulatie gedaan van de botsing van drie zwarte gaten. Manuela Campanelli, Carlos Lousto en Yosef Zlochower zullen er volgende maand in het vakblad Physical Review D een artikel aan wijden, genaamd ‘Close Encounters of Three Black Holes’. Van zo’n simulatie zijn uiteraard de nodige animaties gemaakt en die zijn hier te bewonderen. In feite is het Campanelli, Lousto en Zlochower gelukt om de botsing van maar liefst 22 zwarte gaten op de PC te simuleren, maar dat was meer een theoretische excercitie. In de praktijk zullen het hooguit drie à vier zwarte gaten zijn die op elkaar knallen. Er is een tijdje terug een drievoudige quasar ontdekt, dus je kan verwachten dat de drie zwarte gaten in de afzonderlijke quasars een keer zullen botsen en samensmelten. Simulaties van botsende zwarte gaten zijn overigens een stuk ingewikkelder dan botsingen van objecten zoals planeten of sterren. Het ging het drietal onderzoekers met name om de gevolgen van de botsing, namelijk het vrijkomen van zwaartekrachtsgolven. Die proberen onderzoekers elders op Aarde te detecteren in het Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) en het toekomstige ESA/NASA-ruimteproject Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Men hoopt binnen een paar jaar de zwaartekrachtsgolven, als rimpels in de ruimtetijd, te zien/voelen/detecteren. Voor de simulaties gebruikten ze de newHorizons supercomputer van het RIT, met 1,4 terrabyte geheugen en 36 terrabyte schijfruimte. Bron: RIT. [...]