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GRAVITATIONSWELLEN
Verstärkung für Potsdamer Wissenschaftler
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik
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4. Januar 2018

Für die Entdeckung von Gravitationswellen und die anschließende Auswertung der Signale ist eine genaue Kenntnis der Wellenform dieser Kräuselungen der Raumzeit von großer Bedeutung. Am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik hat man die entsprechenden Kompetenzen nun weiter verstärkt: Der neue Direktor ist Experte für die dafür nötigen numerischen Simulationen.

Kollision

Künstlerische Darstellung der Kollision zweier Neutronensterne. Bild: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet   [Großansicht]

Die Entdeckung von Gravitationswellen, abgestrahlt bei der Verschmelzung von binären Schwarzen Löchern und Neutronensternen, markierte einen Durchbruch in der Astronomie und Astrophysik und hat ein neues Fenster in unser Universum geöffnet. Es wird erwartet, dass die Advanced LIGO- und Virgo-Detektoren in naher Zukunft eine große Anzahl von Gravitationswellenquellen beobachten werden.

Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut; AEI) in Potsdam spielt eine führende Rolle bei der Entwicklung von Wellenformen und bei der Ermittlung von astrophysikalischen und grundlegenden physikalischen Informationen wie Massen, Spins, Entfernungen der Quellen von der Erde, Eigenschaften von Neutronensternen und der Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums.

Jetzt wurde Masaru Shibata vom Yukawa Institut für Theoretische Physik an der Universität Kyoto zum neuen Direktor am AEI berufen. Er ist ein weltweit anerkannter Experte für numerisch-relativistische Simulationen von astrophysikalischen Ereignissen, die Gravitationswellen erzeugen. Er erforscht Verschmelzungen binärer Neutronensterne und sogenannter gemischter Binärsysteme – Doppelsterne aus einem schwarzen Loch und einem Neutronenstern – sowie Supernovae kollabierender Sternenkerne, bei denen Schwarze Löcher entstehen.

Shibata, der am AEI eine neue Abteilung zur numerischen und relativistischen Astrophysik aufbauen wird, untersucht insbesondere die Phase nach der Verschmelzung und hat die physikalischen Bedingungen für die Entstehung elektromagnetischer Signale aufgeklärt, wie sie kürzlich beim ersten, mit Advanced LIGO und Virgo beobachteten, binären Neutronenstern gemessen wurden. Shibata untersucht darüber hinaus grundlegende Aspekte der Allgemeinen Relativitätstheorie mit numerischen Methoden.

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Der Forschungsschwerpunkt von Shibata ergänzt die bereits bestehenden Kompetenzen am AEI ideal. "Ich bin begeistert, dass Masaru Shibata an unser Institut kommt und ich freue mich auf eine fruchtbare Interaktion und Zusammenarbeit", sagt Professor Alessandra Buonanno, Leiterin der Abteilung "Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie". "Neutronensterne gehören zu den extremsten Quellen von Gravitationswellen und wir erwarten, dass wir in Zukunft noch mehr über ihre exotische innere Struktur erfahren werden. Shibata kommt genau zum richtigen Zeitpunkt, und seine Expertise passt perfekt zu unserer Vision eines modernen Instituts, das von neuen Erkenntnissen auf dem Gebiet der Gravitation profitiert."

Ihr Kollege Professor Hermann Nicolai stimmt zu und ergänzt: "Shibata ist weltweit führend auf seinem Gebiet. Ich freue mich, dass er als Kollege und Co-Direktor ans Institut kommt."

Shibatas Schwerpunkt liegt auf theoretischer, allgemein-relativistischer Astrophysik. Er arbeitet an numerischen Lösungen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Für hochkomplexe Prozesse wie das Verschmelzen von Neutronensternen und/oder Schwarzen Löchern können diese nichtlinearen Differentialgleichungen nicht analytisch gelöst werden. Daher sind numerisch-relativistische Simulationen mit Hochleistungsrechnern der geeignete Ansatz für theoretische Studien.

Numerische Simulationen spielen eine wichtige Rolle bei der Vorhersage genauer Gravitationswellenformen für die Suche in den Detektordaten und für die Untersuchung von energiereichen Phänomenen wie Supernova-Explosionen und Gammastrahlenausbrüchen.

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Links im WWW
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
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