Neutron Star Dynamics in the Era of Gravitational Wave Astronomy

01.04.2019 bis 31.03.2022

Neutronensterne sind die kompaktesten Objekte im jetzigen Universum. Diese einzigartigen und auf der Erde nicht reproduzierbaren Laboratorien erlauben es uns Physik in verschiedenen sehr extremen Regimen zu studieren. Die facettenreiche Natur von Neutronensternen verknŸpft Astrophysik, Gravitationsphysik und Nuklearphysik in einem exquisiten Zusammenspiel, wie erst kŸrzlich durch die Entdeckung einer Verschmelzung zweier Neutronensterne gezeigt wurde. Mehrere Dutzend Publikationen, welche in verschiedenen wissenschaftlichen Journals veršffentlicht wurden, haben dieses spektakulŠre Ereignis mit zahlreichen schon bekannten PhŠnomenen in Verbindung gebracht und neuartige Erkenntnisse zu zahlreichen Teilgebieten der Physik, von fundamentaler Nuklearphysik bis zur Evolution des Universums, geliefert. Durch dieses Ereignis, zusammen mit den vorhergehenden Entdeckungen von Verschmelzungen von schwarzen Lšchern, wurde Gravitationsphysik schlussendlich zu einer beobachtenden Wissenschaft.
Viele weitere Entdeckungen werden in den nŠchsten fŸnf Jahren von den momentan operierenden Gravitationswellendetektoren Advanced LIGO, Virgo, KAGRA und INDIGO und in den darauf folgenden Dekaden von Detektoren der nŠchsten Generation erwartet. Gravitationswellen von engen BinŠrsystemen von Neutronensternen, Supernovaexplosionen, nicht-axialsymmetrische oder instabile rotierende Neutronensterne werden uns eine einmalige Gelegenheit zu bedeutenden DurchbrŸchen in Gravitations-, Teilchen- und Hochenergiephysik geben.

In diesem Projekt planen wir Gravitationswellenasteroseismology auf schnell rotierende Neutronensterne zu erweitern, indem wir als Erste den Einfluss einer dynamischen Raumzeit berŸcksichtigen. Die Ergebnisse werden hauptsŠchlich dazu benutzt werden um Gravitationswellensignale von verschmelzenden Neutronensternen oder eines gravitativen Kollapses zu modellieren und untersuchen. Wir gehen davon aus, Informationen Ÿber die Reihenfolge von Ereignissen und Details zur nuklearen Zustandsgleichung zu liefern, sowie BeschrŠnkungen in der VerstŠrkung von magnetischen Feldern zu berechnen. Die universellen Beziehungen zwischen den verschiedenen assoziierten beobachtbaren Grš§en wie Frequenzen, DŠmpfung oder Wachstum von Schwingungen, TrŠgheitsmoment oder Kompaktheit kšnnen verwendet werden, die Beobachtungen im elektromagnetischen Spektrum und im Spektrum der Gravitationswellen mit der Struktur der zugehšrigen Objekte und der Reihenfolge der Ereignisse, die wŠhrend der extrem kurzen aber dennoch hšchst dynamischen Phase ihres Lebenszyklus stattfinden, zu verknŸpfen.