Forscher wollen Gravitationswellen am Supercomputer simulieren

10. November 2016, 15:10
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Modelle sollen bei der künftigen Messung von Gravitationswellen aus kollidierenden Neutronensternsystemen helfen

Frankfurt – Wissenschfter der Goethe-Universität in Frankfurt am Main bekamen in einem Wettbewerb für die Simulation von Gravitationswellen 60 Millionen CPU-Stunden am Supercomputer des Leibniz-Rechenzentrums in Garching bei München zugesprochen. Mit den aufwändigen Simulationen will der Forscher helfen, die Signale von Gravitationswellen aus kollidierenden Neutronensternsystemen in den künftigen Messkampagnen der Detektoren LIGO und VIRGO aufzuspüren. Die bisher gemessenen Gravitationswellen stammten von Schwarzen Löchern.

Für den beteiligten theoretischen Physiker Luciano Rezzolla sind Gravitationswellen so etwas wie Messsonden, die Informationen über extrem massereiche Objekte im Universum liefern. "Doppelsternsysteme aus Neutronensternen sind einzigartige Laboratorien für fundamentale physikalische Gesetze", so der Forscher. In ihrem Kern sind die Teilchen stärker komprimiert als in einem Atomkern.

Aufwendige Simulationen

Kein physikalisches Experiment auf der Erde kann die extreme Dichte, Temperatur und Gravitationskraft im Inneren eines solchen Sterns reproduzieren. Als Alternative bleibt nur die Simulation im Computer. Dazu müssen allerdings die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie zusammen mit denen der relativistischen Hydrodynamik und der Magnetohydrodynamik gelöst und mit der komplexen Mikrophysik beim Verschmelzen zweier Neutronensterne kombiniert werden.

Dies erfordert aufwändige numerische Simulationen. Das nun bewilligte Projekt hat zwei Schwerpunkte: Erstens sollen Gravitationswellen von Neutronensterne simuliert werden, die einander in spiralförmigen Bewegungen umkreisen, und zweitens sollen Zusammenhänge zwischen fusionierenden Neutronensternen und ihren elektromagnetischen Gegenstücken analysiert werden. "Die Simulationen sollen dabei helfen, die entsprechenden Signale von Gravitationswellen aufzuspüren, die vielleicht schon nächstes Jahr in den Detektoren LIGO und VIRGO gemessen werden", so Rezzolla. "Wir hoffen, dass wir dann die Natur und den Aufbau von Neutronensternen besser verstehen und insbesondere etwas über die Zustandsgleichung bei extrem hoher Kerndichte erfahren." (red, 10. 11. 2016)

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