Allgemein-relativistische Theorie von viskosen Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher

• Antragsteller: Professor Dr. Claus Lämmerzahl
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 330061340

In diesem Vorhaben geht es um die allgemein-relativistische Beschreibung von Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher. Mit ihrem inneren Rand der innersten stabilen Kreisbahn können Akkretionsscheiben dem Schwarzen Loch sehr nahe kommen und sind somit prädestiniert dafür das starke Gravitationsfeld um Schwarze Löcher sehr gut auszumessen. In dem Vorhaben geht es darum, Akkretionsscheiben als viskoses Fluid in einer gegebenen Raumzeit-Geometrie Schwarzer Löcher zu beschreiben. Dazu wollen wir zunächst die Bewegungsgleichungen von viskosen Fluiden auf zwei Arten herleiten: (i) im Rahmen einer phänomenologischen Gradientenentwicklung, sowie (ii) aus einer allgemein relativistischen kinetischen Theorie. Für die sich ergebenden effektiven allgemein-relativistischen hydrodynamischen bzw. fluidmechanischen Gleichungen erwarten wir zusätzliche Kopplungen an die Krümmung, die man mit der Methode der minimalen Kopplung der entsprechenden speziell-relativistischen Gleichungen nicht erhält. Diese können in der Nähe stellarer Schwarzer Löcher einen Einfluss auf die Physik der Akkretionsscheibe haben. Mit diesen Bewegungsgleichungen wollen wir (a) die Form und Struktur von Akkretionsscheiben bestimmen, (b) die Eigenschaften der innersten stabilen Kreisbahnen analysieren, und (c) mögliche Oszillationen der Akkretionsscheibe sowie (d) die Akkretionsrate und andere Observablen berechnen. Die Ergebnisse sollen mit Beobachtungen verglichen werden. Da es auch darum geht, das Regime der sehr starken Gravitationsfelder auszutesten, werden wir nicht nur eine Kerr-Geometrie annehmen, sondern den ganzen Formalismus auch auf verallgemeinerte Schwarze Löcher und Schwarze Löcher im Rahmen verallgemeinerter Gravitationstheorien anwenden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen