Allgemeinrelativistische Theorie von aus Spin-Fluiden bestehenden Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher

• Antragsteller: Professor Dr. Claus Lämmerzahl
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451018747

Da Akkretionsscheiben Schwarzen Löchern sehr nahe kommen können, sind sie ein wichtiges Instrument zum Austesten starker Gravitationsfelder bzw. der Region in der Nähe von Horizonten. Das Verhalten von Akkretionsscheiben hängt sowohl vom Material, aus dem die Scheiben bestehen, als auch von der Raum-Zeit-Geometrie ab. Üblicherweise werden Akkretionsscheiben entweder durch ein ideales Fluid mit Massendichte und Druck oder - um den Akkretionsprozess zu berücksichtigen - mit Viskosität modelliert. Auch geladene Flüssigkeiten oder Plasma wurden diskutiert. Da die interstellare Materie - insbesondere in Regionen mit starker Gravitation - aus Atomen oder Elementarteilchen bestehen kann, ist es denkbar, dass auch der Spin oder das magnetische Moment dieser atomaren oder subatomaren Teilchen eine Rolle für das Verhalten von Akkretionsscheiben spielt. Daher werden im vorliegenden Antrag Spin-Fluide als Materiemodell für Akkretionsscheiben diskutiert. Im Vergleich zu den üblicherweise angenommenen Materiemodellen werden hier zusätzliche Kopplungen des Spins an die Raum-Zeit-Krümmung und an externe elektromagnetische Felder z. B. galaktischen Ursprungs zu berücksichtigen sein und die physikalischen Eigenschaften der Scheiben beeinflussen. Der Spin ist auch ein bevorzugtes Mittel bei der Suche nach einer hypothetischen Raum-Zeit-Torsion. Darüber hinaus erfordern Spin-Fluide auch eine dedizierte Analyse der Hyperbolizität der Bewegungsgleichungen und damit der Kausalität. Ein weiterer Aspekt ist die Notwendigkeit, zusätzliche Spinbedingungen zu implementieren, die die Bewegungsgleichungen und damit auch die Hyperbolizität beeinflussen können. Diese Eigenschaften können auch von der Existenz einer hypothetischen Torsion abhängen. Schließlich ist es das Ziel dieses Projekts die physikalischen Eigenschaften der Akkretionsscheiben, d. h. ihre Form, das Dichteprofil, Oszillationen und anderer Charakteristika, zu berechnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen