Neutronenstern-Zustandsgleichungen mit exotischen Phasen und Oszillationsmoden im Rahmen astrophysikalischer Einschränkungen.

• Antragsteller: Dr. Ishfaq Ahmad Rather, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 579861443

Dieses Projekt zielt darauf ab, fortschrittliche theoretische Modelle der inneren Struktur von Neutronensternen zu entwickeln, insbesondere hinsichtlich des Zustandsgleichungssystems (EoS), das das Verhalten von Materie unter extremen Dichten bestimmt. Hauptziel ist die Untersuchung exotischer farbüberleitender (CSC) Phasen von Quarkmaterie, die im Kern von Neutronensternen existieren könnten. Mithilfe eines hochmodernen, renormierungsgruppenkonsistenten Modells geht dieses Projekt über die Analyse statischer Eigenschaften wie Masse und Radius hinaus. Kernstück ist die Untersuchung dynamischer Eigenschaften des Sterns durch die Berechnung quasi-normaler Schwingungsmodi (QNMs). Dies ermöglicht erstmals eine systematische Zuordnung zwischen den Parametern fortschrittlicher CSC-Modelle und den von aktuellen und zukünftigen Detektoren detektierbaren Gravitationswellen-Signalen. Eine zentrale Untersuchung befasst sich mit der Robustheit quasi-universeller Beziehungen (z. B. I-Love-Q). Untersucht wird, wie sequentielle CSC-Phasenübergänge (2SC zu CFL) Diskontinuitäten im Sternprofil verursachen und so einen physikalischen Mechanismus für messbare Abweichungen von diesen Beziehungen liefern. Darüber hinaus untersucht das Projekt den Einfluss von Dunkler Materie (DM) als ergänzendes Werkzeug zur Untersuchung der EoS dichter Materie. Eine hierarchische Strategie dient der Unterscheidung der beobachtbaren Merkmale von CSC-Phasen und DM, um das Problem der Signaldegenerierung zu lösen. Schließlich werden endliche Temperatur-Effekte berücksichtigt, die für die Modellierung von Proto-Neutronensternen und Verschmelzungsrückständen unerlässlich sind. Diese Untersuchung konzentriert sich auf die thermischen Eigenschaften der hybriden CSC-Zustandsgleichung und klärt das Verhalten baryonischer Materie in diesen heißen, dichten Umgebungen. Diese Forschung ist äußerst aktuell und passt hervorragend zu den rapiden Fortschritten in der Multimessenger-Astronomie durch Observatorien wie LIGO/Virgo/KAGRA. Durch die Kombination robuster theoretischer Modelle mit umfassenden beobachtungs- und experimentellen Daten (aus Astrophysik, Schwerionen-Kollisionen und chiraler effektiver Feldtheorie) liefert dieses Projekt falsifizierbare Vorhersagen und trägt maßgeblich zum Verständnis der fundamentalen Physik der dichtesten Materie im Universum bei.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Indien, Spanien
• Kooperationspartnerinnen: Professorin Dr. Debarati Chatterjee, Ph.D.; Professorin Dr. Laura Tolos Rigueiro, Ph.D.
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Jürgen Schaffner-Bielich, Ph.D.