Was wird LISA hören?

Experten diskutieren die astronomischen Ereignisse, die mit dem geplanten weltraumgestützten Gravitationswellendetektor „Laser Interferometer Space Antenna“ (LISA) beobachtet werden sollen

Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut / AEI) in Potsdam wird vom 25. bis 29. Juni 2018 das 21. Capra Meeting on Radiation Reaction in General Relativity ausrichten. Wissenschaftler aus der ganzen Welt werden sich treffen, um extreme kosmische Ereignisse zu diskutieren: extrem massereiche schwarze Löcher, die viel kleinere schwarze Löcher oder Neutronensterne verschlucken. Diese sogenannten Extreme Mass Ratio Inspirals (EMRIs) erzeugen niederfrequente Gravitationswellen, die eine wichtige Signalquelle für LISA darstellen.

Capra Meetings: Strahlungsrückwirkung in der Allgemeinen Relativitätstheorie

Die Capra Meeting on Radiation Reaction in General Relativity sind jährliche Konferenzen, von denen die erste im Jahr 1998 auf einer Ranch in Kalifornien stattfand, die einst Frank Capra gehörte, einem Regisseur Oscar-prämierter Hollywoodfilme. Capra hatte am California Institute of Technology (Caltech) studiert und stiftete die Ranch seiner Alma Mater.

2018 findet das Treffen am AEI in Potsdam statt, veranstaltet von Prof. Alessandra Buonannos Abteilung „Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie“. Nach dem 4. Capra Meeting im Jahr 2001 ist das AEI zum zweiten Mal Gastgeber dieser Konferenz.

Im Mittelpunkt der Capra-Treffen steht die Strahlungsrückwirkung in der Allgemeinen Relativitätstheorie. Zwei Gründe motivieren die Beschäftigung mit diesem Thema:

• Erstens ist das Zweikörperproblem der Allgemeinen Relativitätstheorie aus theoretischer Sicht nicht vollständig gelöst. Insbesondere ist der Fall, in dem einer der beiden Körper viel massiver ist als der andere, nicht komplett verstanden. Versuche, dieses Problem zu lösen, haben zur Entwicklung neuer analytischer und numerischer Verfahren geführt.
• Zweitens gibt es aus Sicht von Astrophysik und Gravitationsphysik ein großes Interesse an der Messung niederfrequenter Gravitationswellen mit dem Weltraumobservatorium LISA, dessen Start für 2034 geplant ist. Eine der interessantesten potenziellen Quellen für LISA ist die Gravitationsstrahlung eines kompakten Objekts – ein schwarzes Loch oder ein Neutronenstern –, das in ein extrem massereiches schwarzes Loch fällt, wie dasjenige im Zentrum unserer Galaxie.

Gravitationswellenquellen für LISA 

Dr. Maarten van de Meent, Wissenschaftler in Buonannos Abteilung und Vorsitzender des Organisationskomitees erklärt: „Strahlungsrückwirkung ist der Effekt, den die Emission von Strahlung (z. B. Gravitationswellen) auf einen Körper hat. Es ist eine echte Herausforderung, dies zu berechnen, wenn sich der Körper in einer gekrümmten Raumzeit bewegt. In unserem Treffen werden wir uns auf die effektive Kraft der Strahlungsrückwirkung konzentrieren, die ein Objekt spürt, das um ein millionenfach massereicheres Objekt kreist. Ein prototypisches Beispiel hierfür ist folgender Fall: ein stellares schwarzes Loch mit etwa 30 Sonnenmassen, wie es von LIGO und Virgo beobachtet wurde, umkreist ein supermassives schwarzes Loch mit einer Million Sonnenmassen im Zentrum einer Galaxie.“

Alessandra Buonanno, eine der Organisatorinnen des Treffens, sagt: „In den letzten Jahren hat die Gemeinschaft der Gravitationswellenforscher*innen wichtige Fortschritte in Richtung effizienter und genauer Berechnungen von EMRI-Wellenformen gemacht. Diese Fortschritte sind entscheidend, denn von unserer detaillierten Kenntnis der erwarteten Signale hängen erfolgreiche Suchen, genaue Rückschlüsse auf astrophysikalische und gravitative Eigenschaften und die korrekte Identifizierung der Quellen ab.“

Hinweis:
Öffentlicher Vortrag am Montag, 25. Juni um 19:00 Uhr, Hörsaal Max-Planck-Campus

Prof. Karsten Danzmann wird einen öffentlichen Vortrag mit dem Titel „Einsteins Gravitationswellen - Wir können das dunkle Universum hören!“ halten. Danzmann ist Direktor am AEI in Hannover und Direktor des Instituts für Gravitationsphysik an der Leibniz Universität Hannover.