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FP7

CBHEO Ergebnis in Kürze

Project ID: 293412
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Vereinigtes Königreich

Auf der Suche nach Gravitationswellen

EU-finanzierte Wissenschaftler haben eine Reihe numerisch erzeugter Wellenformen produziert, die sich nicht nur auf die Suche nach Gravitationswellen, sondern auch auf die Untersuchung verschmelzender Schwarzer Löcher auswirken sollen.
Auf der Suche nach Gravitationswellen
Bei Gravitationswellen handelt es sich um Raum-Zeit-Risse, die durch astronomische Objekte hervorgerufen werden und die mit Wellen auf Oberflächen verglichen werden können, welche entstehen, wenn ein Stein in Wasser geworfen wird. Obwohl Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie die Existenz dieser ungewöhnlichen Wellen vorhersagt, sind diese bislang nicht direkt entdeckt worden.

Die Möglichkeit jedoch, das Entstehen von Gravitationswellen durch verschmelzende Schwarze Löcher zu „beobachten“, kann ein neues Fenster zu den energetischsten Ereignissen des Universums öffnen. Bei verschmelzenden Galaxien treffen die supermassereichen Schwarzen Löcher, die in deren Zentrum vermutet werden, unausweichlich aufeinander. Ehe diese verschmelzen, „tanzen“ sie zunächst zusammen und sind daraufhin eng „umschlungen“.

Die Prognosen zur Allgemeinen Relativitätstheorie legen nahe, dass die Schwarzen Löcher gegen Ende ihres Tanzes Gravitationswellen emittieren. Die am EU-finanzierten Projekt CBHEO (Connecting numerical simulations of black holes with experiment and observations) tätigen Wissenschaftler generierten „Vorlagen“ zu Wellenformen, die solchen astrophysikalischen Signalen entsprechen sollen.

Die beobachteten Wellenformen sollen Signale der beiden sich spiralförmig aufeinander zu bewegenden Schwarzen Löcher sowie deren Verschmelzen und des resultierenden Ringdowns berücksichtigen. Die im Rahmen des CBHEO-Projekts unter Verwendung von Verfahren zur numerischen Relativität sowie post-Newtonscher Verfahren erstellten Suchvorlagen berücksichtigen all diese Faktoren.

Insbesondere die spiralen Bestandteile der Wellenform wurden unter Verwendung analytischer post-Newtonscher Kalkulationen modelliert. Es waren außerdem numerische Lösungen zu den Gravitationsgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie erforderlich, um die endgültigen Orbits sowie das Verschmelzen der Schwarzen Löcher genau modellieren zu können.

Diese theoretisch vorhergesagten Wellenformen wurden Daten hinzugefügt, welche zu Vorhersagen über die Empfindlichkeitskurven für das Virgo-Interferometer und das Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) neu aufbereitet worden waren. Die daraus resultierenden Daten wurden über Gravitationswellen-Detektionsalgorithmen analysiert.

Diese Maßnahmen waren Teil des Projekts Numerical Injection Analysis (NINJA), dessen Ziel darin besteht, die Möglichkeit zu erforschen, Gravitationswellen zu erkennen, die von verschmelzenden Schwarzen Löchern emittiert werden. Die CBHEO-Wissenschaftler haben zudem die numerische Infrastruktur zur Modellierung von Kollisionen in einer Raumzeit mit mehr als vier Dimensionen erweitert.

Einstein höherdimensionale Gleichungen wurden auf die Modellierung von Parton-Parton-Kollisionen angewandt, die durch verschmelzende Schwarze Löcher produziert werden. Diese Untersuchung lag der Möglichkeit zugrunde, dass sich bei Teilchenkollisionsexperimenten Schwarze Löcher bilden, wie dies von neuen Schwerkrafttheorien vorhergesagt wird.

Die numerische Relativität in einer höherdimensionalen Raumzeit stellte ein nützliches Instrument dar, um relevante Informationen für Schwerkraftszenarien zu erzeugen, in denen Teilchenkollisionen Schwarze Löcher erzeugen können. Das wichtigste Ergebnis der Simulation war die Menge an Energie und das Impulsmoment, das bei Gravitationswellen verloren geht.

Ausgestattet mit den Ergebnissen des CBHEO-Projekts hoffen die Wissenschaftler darauf, in den von dem LIGO- und Virgo-Observatorium gesammelten Daten Gravitationswellensignaturen zu entdecken, die von verschmelzenden Schwarzen Löchern aus dem nahegelegenen Universum emittiert werden. Informationen zu Gravitationswellen könnten sich somit als nützliches neues Instrument erweisen, um die ansonsten nur schwer beobachtbaren Geheimnisse von Schwarzen Löchern zu entschlüsseln.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Gravitationswellen, Wellenformen, Schwarze Löcher, CHBEO, numerische Relativität, LIGO
Datensatznummer: 175017 / Zuletzt geändert am: 2016-05-09
Bereich: Industrielle Technologien