Beobachtung und Simulation von kollidierenden Binärsystemen
Das Ziel dieser unabhängigen Max-Planck-Forschungsgruppe ist es, Beobachtungen von Gravitationswellen mittels unseres ausgeklügeltsten theoretischen Werkzeugs – aufwändiger numerischer Simulationen von kollidierenden Schwarzen Löchern bzw. Neutronensternen – zu entschlüsseln.
Neues ausgewähltes Forschungshighlight
Large black hole recoils can help identify spin precession
Welt der Physik Podcast „Gravitationswellen“
Gruppenleiter Frank Ohme als Experte im aktuellen Podcast über Gravitationswellen, was sie uns über das Universum verraten und die Zukunft dieser neuen Astronomie.
Der Schiedsrichter und die Echtzeitdaten
Forschungsgruppenleiter und olympischer Wasserballschiedsrichter in Nature „News Explainer“ interviewt
Was sind Gravitationswellen?
Online-Vortrag über Gravitationswellen bei „Fragen ans Universum“ vom Haus der Astronomie
„IOP 2023 Top Cited Paper Award“ für Veröffentlichung, die mittels GW170817 Neutronenstern-Modelle vergleicht
Veröffentlichung der LIGO-Virgo-Kollaborationen unter den 1% der meistzitierten Artikel im Bereich Astronomie und Astrophysik, die kürzlich in IOP-Zeitschriften veröffentlicht wurden
Wissen, wonach man suchen muss
Beim ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen durch das Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) am 14. September 2015 konnten wir die Signale verstehen, weil theoretische Vorhersagen uns verrieten, wonach wir suchen mussten. Diese theoretischen Vorhersagen stammen aus Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen, die bestimmen wie Schwarze Löcher die Raumzeit krümmen und daher Gravitationswellen erzeugen, die sich mit extrem empfindlichen Instrumenten wie LIGO beobachten lassen. Diese Gleichungen sind allerdings so kompliziert, dass sich der heftigste (und vielleicht interessanteste) Teil der Kollision nur mit Hilfe aufwändiger Simulationen auf Großrechnern verstehen lässt.
Die Relativitätstheorie überprüfen
Der 14. September 2015 war natürlich nur der Anfang. Seitdem hat LIGO mehrere verschmelzende Doppelsysteme Schwarzer Löcher beobachtet und weitere Signale werden erwartet. Diese bieten uns Einblicke in extreme Umgebungen der Allgemeinen Relativitätstheorie und bestätigen uns die Existenz Schwarzer Löcher mit mehreren zehn Sonnenmassen. Wenn zwei solcher Schwerkraftgiganten einander mit relativistischen Geschwindigkeiten umrunden, können wir überprüfen ob die Gesetze der Physik weiterhin Einsteins Beschreibung folgen.
Die Dynamik Schwarzer Löcher besser verstehen
Um jedes Quäntchen wissenschaftlicher Information aus den schwachen Gravitationswellen-Signalen zu extrahieren, werden immer aufwändigere numerische Simulationen von einer Handvoll Arbeitsgruppen rund um die Welt durchgeführt – diese unabhängige Max-Planck-Forschungsgruppe ist eine von ihnen. Unser Ziel ist es, analytische Modelle zu entwickeln, die unser Verständnis von der Dynamik verschmelzender Schwarzer Löcher vertiefen und die es uns erlauben, faszinierende Phänomene wie präzedierende Doppelsysteme oder „Kicks“ Schwarzer Löcher zu beobachten.
Neutronensterne simulieren
Schwarze Löcher sind darüber hinaus nicht die einzigen kompakten Objekte, die mittels Gravitationswellen beobachten werden können. Signale verschmelzender Neutronensterne und die Kollisionen Schwarzer Löcher mit Neutronensternen gehören ebenfalls dazu. Diese Forschungsgruppe nutzt numerische Simulationen, um das Verhalten von Materie bei den extremen Dichten in Neutronensternen zu verstehen. Die Kombination von Simulationen mit Beobachtungen von Gravitationswellen kollidierender Neutronensterne ermöglicht neuartige Einblicke in diese vielfältigen und faszinierenden Objekte.
