Allgemeine Relativitätstheorie und Astrophysik
Einsteins allgemeine Relativitätstheorie beschreibt, wie Materie/Energie mit der Geometrie der Raumzeit auf einer grundlegenden Ebene in Wechselwirkung tritt. Sie kann auch verwendet werden, um alle Gravitationswechselwirkungen auf stellaren, galaktischen und kosmologischen Skalen zu beschreiben. Entsprechend untersuchen verschiedene Gemeinschaften in der Regel grundlegende Aspekte von Gravitationswechselwirkungen und ihre astrophysikalischen Auswirkungen. Neue präzise Beobachtungen kompakter Objekte (Schwarze Löcher und Neutronensterne) und das Aufkommen der Gravitationswellenastronomie bieten uns die einmalige Gelegenheit, diese getrennten Bemühungen zu vereinen und die Grundlagenphysik anhand astrophysikalischer Beobachtungen auf einem nie da gewesenen Niveau zu überprüfen. Ziel des Projekts ASTROGRAPHY (Gravity, fundamental physics and astrophysics: The missing link) war es, hier eine Verbindung zu schaffen. Das Team entwickelte einen neuen theoretischen Formalismus, um die Vierformbarkeit von sich drehenden relativistischen kompakten Objekten innerhalb der allgemeinen Relativitätstheorie zu untersuchen. Sie bewiesen, dass die sogenannten Loveschen Zahlen eines sich drehenden schwarzen Lochs bis zur zweiten Ordnung des Spins null sind, und sie berechneten zum ersten Mal die Loveschen Zahlen für einen Spinnneutronenstern in der allgemeinen Relativitätstheorie. Diese Ergebnisse haben wichtige Implikationen für Schätzungen des Effekts der Rotation im Rahmen der Gravitationswellenastronomie mit fortschrittlichen Detektoren (wie etwa aLIGO, aVIRGO und KAGRA). ASTROGRAPHY untersuchte mögliche Starkfeldtests der allgemeinen Relativität mithilfe gegenwärtiger und zukünftiger astrophysikalischer Beobachtungen. Classical and Quantum Gravity veröffentlichte ein Topical Review, darüber hinaus wurde die Sonderausgabe "Black Holes and Fundamental Fields" zu diesem Thema veröffentlicht. Die Wissenschaftler untersuchten die superradiante Instabilität von sich drehenden Schwarzen Löchern in Gegenwart von leichten bosonischen Feldern. Der leitende Forscher ist Co-Autor einer Monographie, die zu diesem Thema im Jahr 2015 von Springer veröffentlicht wurde. Die Ergebnisse dieses Projekts werden Auswirkungen sowohl für die Gravitationswellenastronomie als auch für die Grundlagenphysik haben. Sie zeigen die Schlüsselrolle, die kompakte Objekte in verschiedenen Bereichen der Forschung spielen, angefangen von der Astrophysik bis hin zur Teilchenphysik. Das Projekt veröffentlichte neun wissenschaftliche Arbeiten in führenden Zeitschriften, Springer veröffentlichte eine Monographie, Classical and Quantum Gravity ein Topical Review sowie ein Focus Issue. Darüber hinaus erschienen zwei Konferenzprotokolle. Alle im Rahmen des Projekts entwickelten und verwendeten numerischen Codes wurden hier zur Verfügung gestellt und die Original-Arbeiten sind über die ArXiv-Datenbank erhältlich.
Schlüsselbegriffe
Allgemeine Relativitätstheorie, Astrophysik, Raumzeit, gravitative Wechselwirkung, ASTROGRAPHY, Lovesche Zahlen
