Neutronensterndynamik im Zeitalter der Gravitationswellenastronomie

• Antragsteller: Professor Dr. Kostas Kokkotas, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413873357

Neutronensterne sind die kompaktesten Objekte im jetzigen Universum. Diese einzigartigen und auf der Erde nicht reproduzierbaren Laboratorien erlauben es uns Physik in verschiedenen sehr extremen Regimen zu studieren. Die facettenreiche Natur von Neutronensternen verknüpft Astrophysik, Gravitationsphysik und Nuklearphysik in einem exquisiten Zusammenspiel, wie erst kürzlich durch die Entdeckung einer Verschmelzung zweier Neutronensterne gezeigt wurde. Mehrere Dutzend Publikationen, welche in verschiedenen wissenschaftlichen Journals veröffentlicht wurden, haben dieses spektakuläre Ereignis mit zahlreichen schon bekannten Phänomenen in Verbindung gebracht und neuartige Erkenntnisse zu zahlreichen Teilgebieten der Physik, von fundamentaler Nuklearphysik bis zur Evolution des Universums, geliefert. Durch dieses Ereignis, zusammen mit den vorhergehenden Entdeckungen von Verschmelzungen von schwarzen Löchern, wurde Gravitationsphysik schlussendlich zu einer beobachtenden Wissenschaft.Viele weitere Entdeckungen werden in den nächsten fünf Jahren von den momentan operierenden Gravitationswellendetektoren Advanced LIGO, Virgo, KAGRA und INDIGO und in den darauf folgenden Dekaden von Detektoren der nächsten Generation erwartet. Gravitationswellen von engen Binärsystemen von Neutronensternen, Supernovaexplosionen, nicht-axialsymmetrische oder instabile rotierende Neutronensterne werden uns eine einmalige Gelegenheit zu bedeutenden Durchbrüchen in Gravitations-, Teilchen- und Hochenergiephysik geben.In diesem Projekt planen wir Gravitationswellenasteroseismology auf schnell rotierende Neutronensterne zu erweitern, indem wir als Erste den Einfluss einer dynamischen Raumzeit berücksichtigen. Die Ergebnisse werden hauptsächlich dazu benutzt werden um Gravitationswellensignale von verschmelzenden Neutronensternen oder eines gravitativen Kollapses zu modellieren und untersuchen. Wir gehen davon aus, Informationen über die Reihenfolge von Ereignissen und Details zur nuklearen Zustandsgleichung zu liefern, sowie Beschränkungen in der Verstärkung von magnetischen Feldern zu berechnen. Die universellen Beziehungen zwischen den verschiedenen assoziierten beobachtbaren Größen wie Frequenzen, Dämpfung oder Wachstum von Schwingungen, Trägheitsmoment oder Kompaktheit können verwendet werden, die Beobachtungen im elektromagnetischen Spektrum und im Spektrum der Gravitationswellen mit der Struktur der zugehörigen Objekte und der Reihenfolge der Ereignisse, die während der extrem kurzen aber dennoch höchst dynamischen Phase ihres Lebenszyklus stattfinden, zu verknüpfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen