Untersuchung der Kollision von Neutronensternen mit Schwarzen Löchern: Simulation, Modellierung und Datenanalyse

• Antragsteller: Professor Dr. Tim Dietrich
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504148597

Der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen leitete eine neue Ära der Astronomie ein. Seitdem wurden zahlreiche Gravitationswellen gemessen, darunter solche, die durch die Kollision eines Schwarzen Lochs mit einem Neutronenstern entstehen.Systeme aus schwarzen Löchern und Neutronensternen können Aufschluss über den Zustand der Materie bei supranuklearen Dichten geben und eine genauere Messung der Hubble Konstanten ermöglichen.Solche Informationen kann man durch einen genauen Vergleich zwischen theoretischen Modellen und den Beobachtungsdaten erhalten. Dies erfordert eine zuverlässige theoretische Beschreibung der Verschmelzung von schwarzen Löchern und Neutronenstern, sowie der dabei ausgesendeten Gravitationswellen und elektromagnetischen Strahlen.Leider existieren nur wenig relativistische Simulationen für Systeme, die aus einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern bestehen. Zudem sind die existierenden Wellenformmodelle für diese Systeme noch relativ simpel und beinhalten nicht alle wesentliche Faktoren wie beispielsweise höhere Moden. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wollen wir diese Lücken schließen.Zu diesem Zweck werden wir unseren pseudospektralen Code Elliptica erweitern, um die Konstruktion von genauen Anfangsdaten für Schwarze Löcher und Neutronensterne zu ermöglichen. Diese Anfangsdaten werden anschließend mit unserem Computerprogramm BAM evolviert um Gravitationswellensignale und Materieverteilungen zu berechnen. Diese Simulationen werden die Grundlage bilden, um neue Gravitationswellenmodelle zu entwickeln und akkurate, phänomenologische Vorhersagen über die Eigenschaften der Aggregationsscheibe und des Auswurfmaterials zu konstruieren. Im Rahmen des Projektes planen wir, unsere Ergebnisse und Codes öffentlich zugänglich zu machen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Alireza Rashti; Professor Dr. Wolfgang Tichy