Eine bessere Gravitationswellenvorhersage
Otto-Hahn-Medaille für Mohammed Khalil
Mohammed Khalil, ehemaliger Doktorand am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) im Potsdam Science Park, ist für seine herausragende Doktorarbeit mit der Otto-Hahn-Medaille ausgezeichnet worden. Khalil forscht inzwischen als Postdoktorand am Perimeter Institute for Theoretical Physics in Kanada. Er bekommt die Auszeichnung für seinen entscheidenden Beitrag, Wellenformmodelle noch präziser für die Gravitationswellen-Astronomie zu machen. Khalil erhielt die Medaille und ein Preisgeld von 7.500 Euro heute auf der Jahrestagung der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin.
Die Ära der Gravitationswellen-Astronomie begann am 14. September 2015 mit dem ersten Nachweis von Gravitationswellen zweier verschmelzender Schwarzer Löcher durch die LIGO-Virgo-Kollaboration. Seit dieser bahnbrechenden Entdeckung kamen Gravitationswellensignale von etwa 90 verschmelzenden Doppelsternsystemen hinzu; die Forschenden untersuchen derzeit mehr als 100 weitere potenzielle Signale. Diese Entdeckungen ergänzen Beobachtungen im elektromagnetischen Spektrum und liefern Informationen über Doppelsysteme aus Schwarzen Löchern und Neutronensternen, deren Eigenschaften und Ursprung. Gravitationswellen sind auch ein Prüfstein für die Schwerkraft im Bereich starker Felder und ermöglichen die Suche nach Abweichungen von der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Doch wie findet man die winzigen Raumzeitverzerrungen in den Detektordaten? Die erfolgreiche Suche nach Gravitationswellen setzt eine genaue Kenntnis der zu erwartenden Signale voraus. Deshalb entwickeln die Forscherinnen und Forscher ausgefeilte Methoden, um die Einsteinschen Gleichungen zu lösen und hochpräzise Wellenformmodelle vorherzusagen. Diese Wellenformmodelle ermöglichen den Nachweis der Signale und darüber hinaus die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften ihrer Quellen.
„In meiner Doktorarbeit habe ich die mathematische Beschreibung davon verbessert, wie Schwarze Löcher und Neutronensterne einander umkreisen und schließlich miteinander verschmelzen. Dies ist wichtig um präzise Wellenformmodelle für die Suche nach Gravitationswellensignalen zu entwickeln, um deren Ursprung zu verstehen und die Gravitationstheorie zu überprüfen“, erklärt Mohammed Khalil. In seiner Doktorarbeit legte er die Grundlagen für die bisher genauesten Wellenformmodelle, die auch Effekte berücksichtigen, die durch die Rotation der einzelnen Schwarzen Löcher entstehen. Er hat eines (von nur zwei existierenden) modernen Wellenformmodellen mitentwickelt, mit dem Forschende aus Gravitationswellenbeobachtungen ableiten können, wie elliptisch die Bahnen der verschmelzenden Objekte sind. Außerdem entwickelte er zum ersten Mal ein vollständiges Modell für Effekte, die in Theorien jenseits der Einsteinschen Gravitationstheorie auftreten und sich nicht durch einfache Näherungen erklären lassen.
Der Preisträger
Mohammed Khalil (geb. 1992) promovierte 2022 an der University of Maryland. Er erhielt den Preis für seine Dissertation mit dem Titel „Analytical modeling of compact binaries in general relativity and modified gravity theories“, die er am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam in der Abteilung Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie von Alessandra Buonanno anfertigte. Im Jahr 2021 zeichnete der Fachbereich Physik der University of Maryland Khalils Forschung mit dem Charles W. Misner Award aus. Derzeit arbeitet Khalil als Postdoktorand am Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo, Kanada.
Anerkennung für exzellente Nachwuchswissenschaftler*innen
Seit 1978 zeichnet die Max-Planck-Gesellschaft jedes Jahr junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für herausragende wissenschaftliche Leistungen mit der Otto-Hahn-Medaille aus. Diese ist mit einem Anerkennungsbetrag von 7.500 Euro verbunden. Durch die Preisverleihung sollen besonders begabte Nachwuchswissenschaftler*innen zu einer späteren Karriere an der Hochschule oder in der Forschung motiviert werden.