Evolution and instabilities of adolescent neutron stars

01.10.2016 bis 30.09.2019

Momentan werden mehrere Gravitationswellendetektoren gebaut. Einige von ihnen sind in den letzten Entwicklungsphasen und gehen in den kommenden zwei Jahren in Betrieb. Damit steigt die Notwendigkeit, astrophysikalische Phänomene zu identifizieren und eingehend zu untersuchen, die zu starken Emissionssignalen von Gravitationswellen führen können. Im derzeitigen Projekt konzentrieren wir uns auf vielversprechende Quellen von Gravitationswellen – Neutronensternoszillationen und konkreter die Schwingungsmoden, welche instabil sind gegenüber der Chandrasekhar-Friedman-Schutz (CFS)-Instabilität. Derartige instabile Moden können sehr große Amplituden erreichen und letztendlich Emitter einer erheblichen Menge an Gravitationsstrahlung werden. Die CFS-Instabilität tritt deutlicher in Erscheinung bei schnell rotierenden massiven Sternen, weshalb sich unsere Untersuchungen vorwiegend auf neu geformte Neutronensterne konzentrieren werden. Solche Objekte können nach der Verschmelzung zweier Neutronensterne oder dem Kernkollaps eines massereichen Sterns entstehen. Die CFS-Instabilität ist eine säkulare Instabilität, die sich auf größeren Zeitskalen entwickelt. Um die Entstehung der emittierten Gravitationsstrahlung nachzuvollziehen, planen wir demzufolge, einen Code aufzusetzen, der die Entwicklung schnell rotierender Neutronensterne im Alterungsprozess verfolgt und das Magnetfeld sowie das detaillierte thermische Profil beinhaltet. Im Bezug auf die Emission von Gravitationswellen werden wir verschiedene Klassen von Moden, wie f-, r- und g-Moden berücksichtigen. Um die Schwingungsmoden des Sterns zu berechnen und zu bestimmen, welche von ihnen CFS-instabil sind, werden wir einen linearen Störungscode verwenden. Ein solcher Code wurde unter Verwendung der Cowling-Näherung von der Tübinger Forschungsgruppe bereits entwickelt. Wir planen, ihn auf den Fall heißer Neutronensterne zu verallgemeinern (auszuweiten). Ein wichtiger Schritt wird sein, die Cowling-Näherung aufzuheben und den vollständigen allgemeinrelativistischen Fall zu behandeln. Mit diesen Werkzeugen werden wir die Entwicklung verschiedener Neutronensternkonfigurationen untersuchen und die vielversprechendsten Quellen von Gravitationsstrahlung ermitteln. Im letzten Teil des Projekts werden wir uns auf die Entwicklung von Neutronensternen in verallgemeinerten Gravitationstheorien konzentrieren. Unser Ziel ist es, die Abweichungen vom rein allgemeinrelativistischen Fall zu ermitteln und Vorhersagen zu treffen, die uns erlauben würden, diese Theorien im Bereich starker Felder mithilfe der bevorstehenden Beobachtungen von Gravitationswellen zu testen.