Vom Agnostizismus zur Astrophysik: ein neuer Ansatz für nichtparametrische Methoden, um aus Gravitationswellen auf die astrophysikalischen Populationen binärer Schwarzer Löcher zu schließen

• Antragsteller: Stefano Rinaldi
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546677095

Der astrophysikalische Friedhof ist von Schwarzen Löchern und Neutronensternen bevölkert. Dabei handelt es sich um die Überreste der massereichsten Sterne. Wenn wir sie untersuchen, erfahren wir mehr über die Physik, die das Leben und Sterben der Sterne bestimmt. Gravitationswellenbeobachtungen enthüllen nun die Population von Schwarzen Löchern durch die Erkennung von Verschmelzungen binärer Schwarzer Löcher, und die Zahl wird in den kommenden Jahren voraussichtlich rasch ansteigen. Derzeit wird die Charakterisierung und Interpretation dieser neuen Daten hauptsächlich von astrophysikalischen Modellen geleitet, die auf der noch nicht gut verstandenen Physik der massiven binären Entwicklung basieren. Die Massenfunktion und die Rotverschiebungsverteilung binärer Schwarzer Löcher liefern einen Schlüssel zur Interpretation ihrer Entstehungskanäle, aber die aktuelle Analyse hat immer noch Schwierigkeiten, diese Informationen aus den Daten zu extrahieren. Darüber hinaus wird die Charakterisierung und Interpretation dieser neuen Daten derzeit von astrophysikalischen Modellen geleitet, die auf der noch nicht gut verstandenen Physik der massiven binären Evolution basieren. Die Merkmale in der Population Schwarzer Löcher, eine besondere Signatur astrophysikalischer Prozesse, müssen allein aus Beobachtungen hervorgehen: Daher wird mein Projekt DAMASCUS Bayesianische nichtparametrische Methoden verwenden, um die Primärmasse, das Massenverhältnis und die Rotverschiebungsverteilung des Schwarzen Lochs zu untersuchen und dabei weiter zu nutzen die Ereignisse, die während des laufenden vierten LIGO-Virgo-KAGRA-Beobachtungslaufs beobachtet wurden. Ich schlage vor, die Merkmale, die ich entdecken werde, auf zwei parallele Arten mit den astrophysikalischen Modellen zu verbinden: Die erste besteht darin, verschiedene astrophysikalische Modelle zu verbinden und sie mithilfe nichtparametrischer Methoden zu erweitern, um unvorhergesehene Kanäle zu berücksichtigen. Die zweite Forschungslinie entwickelt einen neuen statistischen Rahmen, der die nichtparametrischen Rekonstruktionen zum Vergleich verschiedener astrophysikalischer Modelle nutzen wird: Mit diesen beiden neuen Methoden wird DAMASCUS dazu beitragen, Aufschluss darüber zu geben, welche Prozesse den Hauptbeitrag zur Besiedlung der Schwarzen Löcher in unserem Universum leisten.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle