Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

96 — Forschung Professur für Gravitationstheorie Prof. Dr. Bernd Brügmann Forschungsschwerpunkte  Physik und Astrophysik von Schwarzen Löchern, Neutronensternen und Gravitationswellen, insbe- sondere im Bereich starker Gravitationsfelder, wie sie durch die Allgemeine Relativitätstheorie be- schrieben werden  Numerische und Analytische Methoden in der Relativitätstheorie, die die Lösung der Einstein- Gleichungen für starke Gravitationsfelder ermöglichen  Computational Physics, High-Performance Computing und Software-Entwicklung für Partielle Diffe- rentialgleichungen, mit Anwendungen in der numerischen Relativitätstheorie Albert Einstein hatte Gravitationswellen schon 1916 als Konsequenz aus der damals neuen All- gemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. An- fang 2016 gab die LIGO Kollaboration in einer vielbeachteten Pressekonferenz bekannt, dass am 14. September 2015 zum ersten Mal ein Gra- vitationswellensignal direkt gemessen worden ist. Schon 2017 wurde für dieses bahnbrechende Ergebnis der Nobel-Preis in Physik verliehen. Bei dem ersten Signal handelt es sich aller Wahr- scheinlichkeit nach um ein Signal von der Kollisi- on und Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher. Bisher waren solche Ereignisse noch nicht beo- bachtet worden, waren aber Gegenstand der the- oretischen Forschung. Die erzielten Fortschritte in Experiment und Theorie ermöglichen eine neue Astronomie, die Gravitationswellenastronomie. Gravitationswellen: 100 Jahre nach Einstein erstmals gemessen Die Arbeitsgruppe am Lehrstuhl für Gravitations- physik beschäftigt sich mit vielfältigen Aspekten der Theorie der Gravitationswellenphysik. Computersimulationen erlauben es, das Zwei- Körper-Problem der Allgemeinen Relativitätsthe- orie zu lösen. Dies erfordert einen erheblichen Aufwand in der mathematischen Beschreibung des Problems, und ebenso in der numerischen Methodik, um diese hochkomplexe Problematik einer Lösung auf Supercomputern zuzuführen. Ein wesentliches Ergebnis der Simulation von Schwarzen Löchern und Neutronensternen ist die Vorhersage von Gravitationswellen. In Anbe- tracht der ersten Beobachtungen ist ein neues, zentrales Thema, die gemessenen Gravitations- wellensignale bestimmten astrophysikalischen Ereignissen zuzuordnen. Im August 2017 wurde zum ersten Mal ein Gravi- tationswellensignal von der Kollision zweier Neutronensterne aufgezeichnet. Während bei Schwarzen Löchern die Geometrie der Raumzeit die Hauptrolle spielt, führt die Kollision der Mate- rie in Neutronensternen zur Erzeugung von schweren Elementen. Nachdem das LIGO Gravitationswellen einer Neutronenstern-Kollision (Laser Interferometer Gravitational Wave Obser- vatory) in den USA und das Virgo-Interferometer in Italien die der Kollision der Sterne vorausge- henden Gravitationswellen aufgezeichnet hat- ten, richteten Astronomen weltweit ihre Telesko- pe auf die Galaxie NGC 4993, die sich mit etwa 130 Millionen Lichtjahren relativ nah an unserem